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黑龍江石墨具有多種優(yōu)良性能,因而在許多工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用,以下是一些主要的應(yīng)用領(lǐng)域:
1.耐火材料:在鋼鐵工業(yè)中,石墨耐火材料可用于電弧高爐和氧氣轉(zhuǎn)爐的耐火爐襯、鋼水包耐火襯等。常見的石墨耐火材料有整體澆鑄材料、鎂碳磚和鋁石墨耐火材料等。此外,石墨還可用于粉末冶金和金屬鑄造成膜材料,向鋼水中加入石墨粉能增加鋼的碳含量,使高碳鋼具備許多優(yōu)異性能。
2.導(dǎo)電材料:石墨在電氣工業(yè)中被廣泛用于制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極、石墨墊圈、電話零件以及電視機顯像管的涂層等。其中,石墨電極的應(yīng)用z為廣泛,在冶煉各種合金鋼、鐵合金時,會使用石墨電極。電爐的熔煉區(qū)通過強大電流產(chǎn)生電弧,使電能轉(zhuǎn)化為熱能,從而達到熔煉或反應(yīng)的目的。在電解金屬鎂、鋁、鈉時,電解槽的陽極也會用到石墨電極。生產(chǎn)剛砂的電阻爐同樣會用石墨電極作爐頭導(dǎo)電材料。電氣工業(yè)中對石墨的粒度和品位要求較高,例如堿性蓄電池和一些特殊電碳制品要求石墨粒度控制在一定范圍內(nèi),品位在90%以上,有害雜質(zhì)(主要是金屬鐵)含量需在0.1%以下,而電視機顯像管所用的石墨粒度則要求在1微米以下。
3.耐磨潤滑材料:石墨在機械工業(yè)中常被用作潤滑劑。與潤滑油相比,石墨耐磨材料能在-200~2000℃的溫度中以及很高的滑動速度下,無需潤滑油即可工作。許多輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備,會廣泛采用石墨材料制成活塞杯、密封圈和軸承等部件,它們在運轉(zhuǎn)時無需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(如拔絲、拉管)過程中的良好潤滑劑。
4.耐腐蝕材料:經(jīng)過特殊加工的石墨,具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好、滲透率低等特點,因而被大量用于制作熱交換器、反應(yīng)槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵等設(shè)備,可應(yīng)用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門,能節(jié)省大量的金屬材料。
5.高溫冶金材料:由于石墨的熱膨脹系數(shù)小,且能耐急冷急熱的變化,所以可作為玻璃器皿的鑄模。使用石墨后,黑色金屬鑄件的尺寸精確,表面光潔,成品率高,不經(jīng)加工或稍作加工就可使用,從而節(jié)省了大量金屬。在生產(chǎn)硬質(zhì)合金等粉末冶金工藝中,通常用石墨材料制成壓模和燒結(jié)用的瓷舟。單晶硅的晶體生長坩堝、區(qū)域精煉容器、支架、夾具、感應(yīng)加熱器等,也都是用高純石墨加工而成的。此外,石墨還可用作真空冶煉的石墨隔熱板和底座,以及高溫電阻爐的爐管等元件。
6.原子能工業(yè):石墨具有良好的中子減速性能,z早被用作原子反應(yīng)堆中的減速劑,鈾—石墨反應(yīng)堆是應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。作為動力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料,石墨需具備高熔點、穩(wěn)定、耐腐蝕的性能。用于原子反應(yīng)堆的石墨純度要求很高,雜質(zhì)含量不應(yīng)超過幾十個ppm(為百萬分之一),特別是其中硼的含量應(yīng)小于0.5ppm。在國防工業(yè)中,石墨還可用于制造固體燃料火箭的噴嘴、導(dǎo)彈的鼻錐、宇宙航行設(shè)備的零件、隔熱材料和防射線材料等。
7.其他用途:石墨還能防止鍋爐結(jié)垢,相關(guān)單位試驗表明,在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用4~5克),能防止鍋爐表面結(jié)垢。此外,石墨涂在金屬煙囪、屋頂、橋梁、管道上可以防腐防銹。另外,柔性石墨制品(又稱膨脹石墨)除了具有天然石墨所具有的特性外,還具有特殊的柔性和彈性,是一種理想的密封材料,廣泛用于石油化工、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們也在不斷開發(fā)石墨的新用途,如高純度石墨可用于高純金屬冶煉、電子工業(yè)、核工業(yè)及模具制造等。
總之,石墨是一種非常重要的非金屬礦產(chǎn)品,在多個領(lǐng)域都有著不可或缺的作用。隨著技術(shù)的進步和對石墨研究的深入,其應(yīng)用領(lǐng)域可能還會繼續(xù)擴大。
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