Eftersom det är ett eftertraktat-val i den avancerade-industrin kan styrkan hos grafit med hög-renhet inte underskattas. Med sina utmärkta själv-smörjande egenskaper, höga hållfasthet, goda elektriska ledningsförmåga, motståndskraft mot syra och alkali, korrosionsbeständighet, hög temperaturbeständighet, låga expansionskoefficient, utmärkta kemiska stabilitet, höga tätningsprestanda och enhetliga och täta struktur, etablerar den sig starkt inom industrier som el, metallurgi, nationellt försvar och flyg, energi och kemiteknik. Dessutom har den en central position inom framväxande områden som tredje-generationens halvledare, kärnkraftsindustri och solceller, och kan betraktas som en "nyckeldel" i den tekniska utvecklingen.
Två födelsevägar: den naturliga och den konstgjorda "reningsvägen"
Grafit med hög-renhet kan klassificeras i naturlig hög-grafit med hög renhet och konstgjord grafit med hög-renhet baserat på råvaror och beredningsmetoder. Naturlig grafit med hög-renhet används ofta inom olika områden på grund av dess utmärkta elektriska ledningsförmåga och värmeöverföringsegenskaper, såsom i eldfasta material, rostskyddsbeläggningar, kolelektroder, generatorer, smörjmedel och skyddsmaterial inom kärnkraftsindustrin. Å andra sidan används konstgjord grafit med hög-renhet i förgräddade anoder, specialgrafit och kärnkraftsindustrin på grund av dess enhetliga morfologi och partikelstorleksfördelning.
Framställningen av hög-grafit från naturlig grafit innebär ofta att man först använder flotationsmetoden för att initialt rena grafitmalmen, sedan använder man alkali-syrametoden eller vätefluoridmetoden för att ytterligare rena flotationskoncentratet, och slutligen erhåller hög-ren grafitprodukter genom hög-klormetoder{4}metoder eller högtemperatur{4}. Konstgjord grafit med hög-renhet erhålls dock i allmänhet genom att först bearbeta råvarorna och sedan placera dem i en specialdesignad hög-temperaturreaktionsugn för grafitisering och rening. Huvudprocessen är att använda den extremt höga temperaturen i ugnen för att grafitisera petroleumkoks och asfaltkoks, och introducera halogengaser för att reagera med föroreningar, vilket får dem att förångas och förångas och därigenom erhålla grafit med hög -renhet.
Oavsett om det är produktion av hög-ren naturlig grafit eller hög-konstgjord grafit, ställs stränga krav på kvaliteten på råvaror. För att uppnå kraven på hög-renhetsgrafit från naturlig grafit, kan endast hög-temperaturmetoden uppfylla produktionsbehoven. Hög-temperaturmetoden har dock hög energiförbrukning och höga krav på utrustning, så den har också vissa krav på kvaliteten på råvaror. Vanligtvis använder den grafitprodukter med en renhet på 99 % som erhållits genom andra reningsmetoder för rening, vilket slutligen når kravet på 99,99 % hög{10}ren grafit. För konstgjord grafit med hög-renhet väljs ofta petroleumkoks och asfaltkoks av-kvalitet för produktion. Askhalten i petroleumkoks bör vara mindre än 0,5 %, och vanligtvis används endast petroleumkoks med låg{16}}svavlig mängd för produktion. Därför är svavelhalten i petroleumkoks under 0,5 %.
"Shining Bright in the High-End Field": The Application of High-Purity Graphite
De industrier som använder hög-ren grafit som råmaterial fokuserar främst på hög-teknologiska områden som halvledarmaterial, solceller, grafen och kärngrafit.
Tredje-generationens halvledarmaterial
Inom halvledarindustrin används grafitprodukter i stor utsträckning i hög-värmebehandlingsutrustning som kristalltillväxtugnar, karboniseringsugnar och grafiteringsugnar. De grafitprodukter med hög -renhet som används i den tredje-generationens halvledarkiselkarbid inkluderar grafitdeglar för kristalltillväxt, grafitvärmare och grafitpulver, etc. Renheten hos dessa produkter spelar en avgörande roll för kvaliteten på kiselkarbidkristaller.
För närvarande använder de flesta företag den fysiska ångtransportmetoden när de producerar enkristaller av kiselkarbid. I denna metod placeras kiselkarbidpulvret i botten av grafitdegeln och kiselkarbidfrökristallen placeras på toppen av grafitdegeln. Därefter värms grafitdegeln tills kiselkarbiden når sin sublimeringstemperatur. Därefter sönderdelas kiselkarbidpulvret gradvis till gasformiga ämnen som Si-ånga, Si2C och SiC2. Dessa ämnen kommer gradvis att sublimeras till toppen av degeln under den axiella temperaturgradienten och kondensera på ytan av SiC-frökristallen i toppen av degeln, och erhåller därigenom enkelkristaller av kiselkarbid.
Kärngrafit
Kärnkrafts-kvalitetsgrafit med hög-renhet är ett mycket använt material inom kärnkraftsteknik. Kärnkraftsgrafitmaterial av-kvalitet används i kärnan av
hög-temperaturgas-reaktorer, såsom rör, bränsleelement och stödkomponenter.
Kärnkraftsgrafit av-kvalitet måste vara grafit med hög-renhet. Hög-grafit består huvudsakligen av aggregat, bindemedel och impregneringsmedel. Ballasten består huvudsakligen av nålformad-petroleumkoks och asfaltkoks. Kärn-kvalitetsgrafit med hög-renhet har relativt stränga krav för kontroll av spårämnen. I lufttäta tillstånd genomgår den långvarig-hög-temperaturkalcinering för rening, för att ta bort föroreningar och minska innehållet av spårämnen som halogener och metaller med-låg{13}}smältpunkt. Förkolningsformningen av kärnkrafts-hög-grafit med hög renhet använder den isostatiska pressningen. Materialet placeras i en elastisk kroppsform, försluts tätt, och sedan avlägsnas luften för att upprätthålla en vakuummiljö. Formen placeras i den isostatiska hydraulcylindern och den isotropiska vätskan utövar samma tryck på formen och överför trycket till kolmaterialet, vilket gör att råmaterialet blir tätt.
Fotovoltaiskt fält
Inom solcellsindustrin, särskilt som elektrodmaterial för solceller, har grafit omfattande tillämpningar. Dess utmärkta ledningsförmåga och kemiska stabilitet gör det till ett idealiskt material för att producera elektroderna i solceller. Dessutom är en enkristalltillväxtugn av kisel-typ den huvudsakliga utrustningen för framställning av enkristallmaterial av kisel. Värmesystemet i enkristallugnen inkluderar huvudsakligen hög-renhetsgrafitvärmare, kvartsdeglar, grafitdeglar och isoleringsmaterial, etc. Genom att applicera likströmselektricitet till grafitvärmaren tillhandahålls en termisk källa för att smälta det polykristallina kiselråmaterialet. Värmarens effekt kan justeras genom spänningen eller strömmen från strömförsörjningen. Värmen som frigörs av värmaren isoleras av isoleringssystemet, som kan bilda en termisk fältmiljö som är lämplig för tillväxt av kiselenkristaller.
Grafen
Grafen är för närvarande det tunnaste nanomaterialet i världen, med hög kemisk stabilitet och termisk stabilitet, samt utmärkta mekaniska och elektriska egenskaper. Det har breda tillämpningsmöjligheter. Det huvudsakliga råmaterialet för framställning av grafen är grafit med hög-renhet.
Andra
Inom det mer utmanande flygområdet presterar grafit med hög-renhet fortfarande exceptionellt bra. Den används i munstyckshalsfodrarna på raketmotorer, neutronmoderatorn i atomreaktorer, värmeisolering och värmebeständigt material i missiler, och även radioanslutningen och ledande strukturella material på konstgjorda satelliter har alla förekomsten av hög-ren grafit.
