Graphite, kòm yon allotrope nan kabòn, posede anpil pwopriyete espesyal akòz estrikti inik kristal li yo. Kristal grafit fè pati sistèm egzagonal la epi yo gen yon aranjman kouch. Nan chak kouch, atòm kabòn yo konekte youn ak lòt nan yon aranjman inik, ak sis atòm kabòn fòme bag regilye egzagonal sou menm plan an, epi chak atòm kabòn yo te antoure pa twa atòm kabòn adjasan. De elektwon 2p pèpandikilè ak avyon atòm kabòn yo, ki pa enplike nan ibridizasyon, ka deplase lib nan lasi kristal la epi sipèpoze pou fòme lyezon π, konsa dote grafit ak bon konduktiviti elektrik ak tèmik.
Graphite se yon kondiktè ekselan, posede pa sèlman bon konduktiviti tèmik, men tou eksepsyonèl konduktiviti elektrik. An menm tan an, li montre gwo rèd regilye ak fòs, kenbe karakteristik solid li yo ak ki estab menm nan anviwònman tanperati ki wo -depase 3600 degre. Graphite se tou trè favorize pou pwopriyete lubrifyan ekselan li yo, inertness chimik, ak rezistans korozyon, ki fè li lajman aplikab nan anpil jaden [3].
Ki baze sou diferan fòm cristalline nan grafit natirèl, li ka endistriyèl klase nan grafit cristalline ak grafit aphanitic (amorphe). Pami sa yo, grafit cristalline ak pi bon kristalinite ka plis sibdivize nan grafit boul (masif grafit cristalline) ak grafit flake.
Graphite flake anjeneral rive kòm kristal endividyèl oswa kòm intergrowths kristal paralèl nan fòm lan nan fèy mens ak flak. Fòm kristal li an anjeneral byen -devlope epi li souvan rive kòm total, ak gwosè grenn kristal jeneralman depase 1 μm. Minrè grafit flake natirèlman mine gen yon klas relativman ba, men konpare ak lòt kalite grafit, li montre flotabilite siperyè, lubrisite, ak plastisit, ki jeneralman bay grafit flake pi wo valè ekonomik. Graphite boul tipikman gen yon kontni kabòn nan alantou 60% -65%, ak kèk rive nan plis pase 80%, men plastisit li yo ak lubrisite yo enferyè a sa yo ki nan grafit flake.
Akòz kristalinite pòv li yo, mòfoloji kristal nan grafit afanitik se sèlman vizib anba yon mikwoskòp elèktron, epi li parèt tè a je toutouni; pakonsekan, li rele tou grafit tè, amorphe, oswa mikrokristalin. Grafit Aphanitic gen yon ekla relativman ba, ak lubrisite li yo pa ka konpare ak sa ki nan grafit flake. Sepandan, nòt li yo jeneralman pi wo, ak kèk menm rive plis pase 90% [4].
2. Aplikasyon Graphite
Natirèl grafit posede ekselan pwopriyete fizikochimik, ki mennen nan yon pakèt aplikasyon. Li jwe yon wòl iranplasabl ak enpòtan nan anpil endistri, ki gen ladan metaliji, lubrasyon, sele, enèji nikleyè, ak depo enèji.
Nan endistri métallurgique, grafit natirèl se yon debaz matyè premyè pou refractories ak aplikasyon pou fondri. Swiv bon konduktiviti elektrik li yo ak segondè -rezistans tanperati, elektwòd grafit sèvi kòm eleman kle nan asye elektrik ak founo, adapte seryezman ak kondisyon tanperati ki wo -. An menm tan, grafit-materyèl refractory, ak rezistans serye segondè-tanperati ak rezistans ewozyon yo, yo lajman itilize kòm estrikti pawa nan asye, ki pa-fonri metal fèr, ak divès kalite gwo -tanperati gwo founo metaliji, ki fè yo endispansab materyèl debaz pou endistri métallurgique [5].
Nan jaden an nan wilaj, grès machin yo endispansab nan lavi modèn, yo itilize nan otomobil, bato, avyon, ak zouti machin. Anba sèten kondisyon espesyal, tankou tanperati ki wo, pèfòmans nan lwil lubrifyan ka siyifikativman diminye, souvan sa ki lakòz lubrisite ensifizan. Fòs lyezon ant kouch grafit la fèb, sa ki pèmèt fasil glisman anba fòs ekstèn; Se poutèt sa, grafit montre pwopriyete lubrifyan ekselan epi li se yon librifyan solid ideyal. Anplis de sa, akòz gwo -rezistans tanperati li yo, grès machin ki baze sou grafit-ka fonksyone efektivman nan anviwònman ekstrèm tankou tanperati ki wo, reyalize bon rezilta [6].
Nan jaden sele a, materyèl sele grafit, akòz rezistans eksepsyonèl korozyon yo, segondè -rezistans tanperati, ak estabilite estriktirèl, jwenn aplikasyon toupatou nan endistri tankou jeni chimik, machin, ak elektwonik. Ki baze sou estrikti inik kouch li yo ak bon pwopriyete sele, grafit natirèl ka efektivman adapte yo ak kondisyon sele nan divès kalite ekipman mekanik, kenbe pèfòmans ki estab nan anviwònman konplèks ak piman bouk ak siyifikativman pwolonje lavi sa a ki nan konpozan sele [5]. Anplis de sa, konpresyon grafit ki mouye, ki gen gwo -sifas-enèji ka pwodui fèy grafit fleksib. Akòz gwo -rezistans tanperati yo, rezistans korozyon, estabilite chimik, ak sèten fòs mekanik, fèy sa yo ka fonksyone efektivman nan kondisyon espesyal, touche grafit fleksib repitasyon nan "wa sele" [6].
Nan sektè enèji nikleyè a, grafit natirèl pite segondè se matyè premyè debaz pou fabrike moderatè netwon nan réacteurs nikleyè yo. Ekselan pèfòmans modération netwon li yo ak estabilite estriktirèl -tanperati wo fè li yon materyèl kle pou plant enèji nikleyè ak enstalasyon rechèch nikleyè. Nan kalite espesifik nan réacteurs nikleyè, grafit natirèl ka sèvi tou kòm yon materyèl estriktirèl, swe bon fòs mekanik li yo, rezistans radyasyon, ak segondè -rezistans tanperati pou kenbe alontèm-sèvis ki estab nan kondisyon ekstrèm nan tanperati ki wo ak radyasyon entans, san yo pa fasilman defòme oswa echèk, konsa asire operasyon an sekirite nan ekipman nikleyè [5].
Nan jaden an depo enèji, ak devlopman rapid nan nouvo endistri enèji a, demann sou mache a pou grafit natirèl kontinye ap elaji. Kwasans rapid nan endistri batri ityòm te siyifikativman kondwi demann mache pou materyèl anod, ak grafit natirèl, ak pwopriyete elektwochimik inik li yo, se yon materyèl pi pito anvan tout koreksyon pou fabrikasyon anod batri ityòm. Kounye a, anpil jaden tankou machin enèji nouvo, estasyon baz kominikasyon mobil, ak mikrogrid konte sou pil ityòm kòm sous enèji debaz yo, ki asire ke materyèl anod grafit ityòm batri yo ap kontinye posede gwo compétitivité endistri nan fiti nouvo mache enèji [7].
3. Metòd pou pirifye grafit
Kounye a, metòd pou pirifye grafit natirèl yo ka klase nan metòd fizik ak chimik. Pami yo, metòd pirifikasyon fizik sitou gen ladan flotasyon ak metòd tanperati ki wo -; metòd pou pirifye chimik yo gen ladan metòd alkali-asid, metòd asid fluoridrik, ak metòd torréfaction klorinasyon.
3.1 Metòd flotasyon
Metòd flotasyon an se yon pwosesis pwosesis mineral ki separe mineral solid soti nan yon sispansyon akeuz ki baze sou diferans ki genyen nan pwopriyete fizik ak chimik sifas yo. Sifas Graphite a pa fasil mouye pa dlo, sa ki ba li bon flotabilite ak pèmèt separasyon fasil ak enpurte, fè li apwopriye pou pirifye atravè flotasyon [8].
Koule pwosesis an jeneral nan metòd la flotasyon sitou gen ladan twa etap debaz: fanm k'ap pile, separasyon flotasyon, ak resiklaj middlings. Premyèman, minrè kri natirèl grafit la kraze ak tè. Atravè fanm k'ap pile mekanik, liberasyon an preliminè nan monomè grafit soti nan enpurte gang yo reyalize, mete fondasyon an pou operasyon separasyon ki vin apre. Apre fanm k'ap pile, kaka grafit la melanje ak tranpe ak reyaktif chimik espesifik. Atravè modifikasyon reyaktif, diferans ki genyen tansyon sifas nan grafit la optimize, elaji diferans ki genyen floatability ant grafit ak mineral enpurte ak kreye kondisyon pou retire efikas enpurte. Imedyatman, yon pwosesis flotasyon konbine ki enplike etap miltip nan degrossaj, scavenging, ak netwayaj yo travay pou progresivman retire konpozan enpurte nan kaka a, efektivman ogmante pite nan konsantre nan grafit. Pandan pwosesis flotasyon an, yo ajoute reyaktif flotasyon ki apwopriye pou amelyore flotabilite grafit la epi amelyore efikasite separasyon an. Pèseptè endistriyèl yo souvan itilize yo gen ladan lwil dyezèl, kewozèn, lwil Pine, elatriye [9].
Metòd flotasyon an, kòm premye etap nan pirifikasyon grafit, se prensipalman aplikab a pretreatman nan ba -kabòn, gwo-flak grafit. Pwosesis sa a gen yon sistèm teknoloji ki gen matirite, senp ekipman sipò, ba konsomasyon enèji jeneral, ak pri pwodiksyon kontwole, ki ofri avantaj ekonomik enpòtan. Li se yon teknoloji pirifikasyon ki graj grafit ki trè pri-efikas nan aplikasyon endistriyèl. Sepandan, metòd flotasyon an gen limit remakab epi li pa apwopriye pou pirifikasyon efikas nan grafit mikrokristalin. Konpare ak grafit cristalline, grafit mikrokristalin jeneralman gen pi ba kontni enpurte jeneral, men eta inik ensidan li yo siyifikativman mete restriksyon sou efikasite nan retire enpurte flotasyon. Patikil grafit mikrokristalin yo trè amann ak intimman asosye ak mineral gang, souvan entegre nan mineral ajil. Pandan fanm k'ap pile, li difisil pou reyalize ase liberasyon monomè grafit soti nan enpurte, ki mennen nan yon rediksyon enpòtan nan efikasite separasyon flotasyon. Finalman, li difisil pou jwenn gwo -konsantre grafit pite, echwe pou satisfè egzijans aplikasyon endistriyèl-wo fen. An rezime, pwosesis flotasyon grafit la ka sèvi sèlman kòm yon metòd pirifikasyon prensipal, sitou itilize pou retire pi fò nan enpurte yo fasil separabl nan minrè grafit anvan tout koreksyon, efektivman diminye konsomasyon reyaktif ak pèt enèji nan pwosesis pirifikasyon pwofon ki vin apre yo epi bay yon bon kalite baz materyèl bwit pou plis raffinage [10-11].
3.2 Metòd Tanperati segondè-
Metòd -tanperati wo itilize diferans ki genyen nan pwen bouyi ant grafit (pwen k ap fonn ki wo) ak enpurte (pwen bouyi ki pi ba). Anba pwoteksyon yon atmosfè inaktif, tanperati a kontwole nan yon seri apwopriye, sa ki lakòz enpurte ki pi ba -bouyi-pwen tankou oksid metal ak silikat vaporize epi chape an premye, pandan ke kabòn nan pwen ki wo -fonn- rete nan fòm solid, kidonk reyalize separasyon pwofon ak pirifikasyon [12].
Matyè premyè yo itilize nan metòd tanperati ki wo -se tipikman konsantre grafit yo jwenn apre pirifikasyon flotasyon oswa segondè -grafit kabòn yo jwenn apre pirifikasyon chimik, ak kontni kabòn jeneralman sòti nan 95% a 99% [13]. Metòd sa a ka reyalize pite grafit alantou 99.995%. Malgre ke li ka efektivman retire enpurte ki entegre nan lasi grafit la san yo pa detwi estrikti grafit la, avèk efikasite amelyore kalite pwodwi, li souvan aplikab sèlman nan sektè teknoloji segondè -tankou defans, endistri nikleyè, ak espas aeryen. Sa a se paske dezavantaj metòd la yo enpòtan: li mande ekipman ki mande, gwo konsomasyon enèji, epi li enplike gwo envestisman ak depans operasyon, sa ki fè li defavorab pou gwo-pwodiksyon echèl ak prensipalman sèvi pwodwi segondè-grafit [12].
3.3 Alkali-Metòd asid
Metòd alkali-asid, ki gen de pwosesis-fizyon alkali ak lesivaj asid-nan sekans selon koule endistriyèl la, se yon metòd relativman efikas pou pirifye grafit natirèl. Pwosesis fizyon alkali: Sèvi ak rezistans grafit nan asid ak alkali, grafit ak alkali melanje inifòm nan yon sèten pwopòsyon ak Lè sa a, kalsine nan tanperati ki wo. Nan eta a fonn, enpurte tankou aluminosilikat, kwats, ak silikat nan grafit la reyaji chimikman ak alkali a, fòme asid -idrosolubl oswa dlo-silikat idrosolubl, ki Lè sa a, retire nan lave dlo. Pwosesis lesivaj asid: Alkali -grafit ak idroksid yo sibi lesivaj cho ak yon solisyon asid idroklorik nan yon konsantrasyon espesifik, konvèti oksid metal nan sèl soluble. Finalman, atravè pwosesis tankou lave ak dezidratasyon, yo jwenn grafit pirifye.
Kounye a, metòd alkali-asid la se metòd pou pirifye souvan adopte pa pwodiktè grafit ki gen gwo -pite nan Lachin. Pi gwo avantaj li yo gen ladan envestisman inisyal ki ba, ekipman reyaksyon senp, adaptabilite fò, bon adaptabilite pwosesis, ak pite relativman wo ak klas nan pwodwi yo jwenn yo. Dezavantaj yo se nesesite pou kalsinasyon nan tanperati ki wo, enèji enpòtan ak mete ekipman, efikasite pirifikasyon relativman ba, pèt sibstansyèl nan mineral ki gen anpil valè, ak potansyèl pou polisyon nan anviwònman an [14].
3.4 Metòd asid fliyorik
Asid fliyorik (HF) se yon asid fò ki ka reyaji ak pifò enpurte nan grafit. Sepandan, grafit tipikman gen bon rezistans asid nan tanperati chanm ak se chimik ki estab, patikilyèman nan ke li pa reyaji ak asid fluoridrik. Lè yo tranpe grafit nan asid fluoridrik, sa ki pèmèt reyaksyon sou tan, ki te swiv pa lave ak filtraj, relativman wo -grafit pite rete.
Pirifikasyon lè l sèvi avèk metòd asid fluoridrik la ka retire pifò enpurte nan grafit, sa ki bay grafit pite segondè -a yon pri ki ba. Li se youn nan metòd ki pi senp ak pi efikas pou pirifye grafit. Sepandan, asid fluoridrik se trè toksik, poze danje sekirite enpòtan pandan pwosesis pwodiksyon an, ki anpeche adopsyon toupatou li yo ak aplikasyon nan pwodiksyon endistriyèl [15].
3.5 Klorasyon Metòd torréfaction
Metòd torréfaction klorinasyon an enplike ajoute yon sèten kantite rediksyon (gaz klò, tetrachloride kabòn) nan grafit ak griye nan tanperati ki wo anba yon atmosfè espesifik. Enpurte oksid reyaji ak gaz klò nan yon reyaksyon klorinasyon, konvèti yo an klori. Enpurte tankou silikat, aluminosilikat, ak kwats nan grafit la dekonpoze an oksid tankou diyoksid Silisyòm, oksid aliminyòm, oksid fè, ak oksid kalsyòm anba chofaj tanperati ki wo -. Piske pwen bouyi klori sa yo relativman ba, yo vaporize ak chape pandan pwosesis torréfaction tanperati a wo -, kidonk reyalize retire enpurte ak pirifikasyon.
Metòd la torréfaction klorasyon retire enpurte lè li ajoute gaz diminye tankou klò konvèti enpurte nan fòm klori. Metòd sa a ofri efikasite pirifikasyon segondè ak bon pousantaj rekiperasyon. Sepandan, gaz klò se yon gaz danjere ki danjere nan anviwònman an, epi pwosesis la karakterize pa enstabilite, ki limite devlopman li [16].