1. Grafitklassificering och egenskaper
1.1 Naturlig grafit
Naturlig grafit bildas av kolrikt organiskt material under långvarig exponering för hög temperatur och tryck i geologiska miljöer; det är en kristallisering av naturen. Bearbetningsegenskaperna hos naturlig grafit beror huvudsakligen på dess kristallmorfologi. Mineraler med olika kristallmorfologier har olika industriella värden och användningsområden. Det finns många typer av naturlig grafit. Baserat på olika kristallmorfologier, industriellt, är naturlig grafit indelad i tre kategorier: tät kristallin grafit, flinggrafit och kryptokristallin grafit. I mitt land finns det huvudsakligen två huvudkategorier: flinggrafit och kryptokristallin grafit.
1.2 Konstgjord grafit
Konstgjord grafit liknar polykristallina material i kristallografi. Det finns många typer av konstgjord grafit, och deras tillverkningsprocesser varierar mycket. I stort sett kan alla grafitmaterial som erhålls genom karbonisering av organiskt material följt av högtemperaturgrafitisering kollektivt betecknas som konstgjord grafit, såsom kol (grafit) fiber, pyrolytiskt kol (grafit) och skumgrafit. I snäv bemärkelse avser konstgjord grafit vanligtvis ett blockigt fast material framställt med kolhaltiga råvaror med lågt föroreningsinnehåll (petroleumkoks, beckkoks, etc.) som aggregat och stenkolstjärebeck som bindemedel, genom processer som satsning, blandning, formning, karbonisering (industriellt känd som kalcinering). Exempel inkluderar grafitelektroder och varm isostatisk pressande grafit.
2. Skillnader och samband mellan naturlig grafit och artificiell grafit
Med tanke på att den konstgjorda grafiten som produceras av naturlig grafit vanligtvis är i snäv mening, kommer denna analys att fokusera på skillnaderna och sambanden mellan naturlig grafit och konstgjord grafit i denna snäva bemärkelse.
2.1 Kristallstruktur
Naturlig grafit: Kristallutveckling är relativt klar. Grafitiseringsgraden för flinggrafit är över 98 %, medan grafitiseringsgraden för naturlig mikrokristallin grafit vanligtvis är under 93 %.
Konstgjord grafit: Graden av kristallutveckling beror på råvarorna och värmebehandlingstemperaturen. Generellt gäller att ju högre värmebehandlingstemperatur, desto högre grad av grafitisering. För närvarande är grafitiseringsgraden för industriellt framställd konstgjord grafit vanligtvis under 90 %.
2.2 Mikrostruktur
Naturlig flinggrafit: En enkristall med en relativt enkel mikrostruktur, som endast innehåller kristallografiska defekter (såsom punktdefekter, dislokationer, staplingsfel, etc.), som uppvisar anisotropa egenskaper makroskopiskt. Naturlig mikrokristallin grafit har mindre korn, slumpmässigt ordnade korn och porer efter avlägsnande av föroreningar, vilket uppvisar isotropa egenskaper makroskopiskt.
Konstgjord grafit: Kan betraktas som ett flerfasmaterial, inklusive grafitfasen omvandlad från kolhaltiga partiklar såsom petroleumkoks eller beckkoks, grafitfasen omvandlad från koltjärbindemedel som omger partiklarna och porer som bildas efter partikelackumulering eller värmebehandling av koltjärbindemedel.
2.3 Fysisk morfologi
Naturlig grafit: Finns vanligtvis i pulverform och kan användas ensam, men används vanligtvis i kombination med andra material.
Konstgjord grafit: Har olika former, inklusive pulver, fibrösa och blockformer, men i en snäv mening är konstgjord grafit vanligtvis i blockform och måste bearbetas till en specifik form för användning.
2.4 Fysikalisk-kemiska egenskaper
När det gäller fysikalisk-kemiska egenskaper delar naturlig grafit och konstgjord grafit vissa likheter men uppvisar också skillnader. Till exempel är både naturlig och konstgjord grafit bra ledare av värme och elektricitet. Men för grafitpulver av samma renhet och partikelstorlek har naturlig flinggrafit den bästa termiska och elektriska ledningsförmågan, följt av naturlig mikrokristallin grafit, med konstgjord grafit som har den lägsta. Grafit har god smörjbarhet och en viss grad av plasticitet. Naturlig flinggrafit, med sin mer utvecklade kristallstruktur, har en lägre friktionskoefficient, vilket resulterar i den bästa smörjigheten och högsta plasticiteten. Tät kristallin grafit och kryptokristallin grafit är nästa, medan konstgjord grafit är värst.
3. Användningsområden för naturlig och artificiell grafit
Grafit har många utmärkta egenskaper och finner därför bred användning inom metallurgi, maskiner, elektroteknik, kemisk industri, textil- och försvarsindustri. Användningsområdena för naturlig och konstgjord grafit överlappar i viss mån, men skiljer sig också åt.
3.1 Metallurgisk industri
Inom den metallurgiska industrin kan naturlig flinggrafit, på grund av dess goda oxidationsbeständighet, användas för att producera eldfasta material som magnesia-koltegel och aluminiumoxid-koltegel. Konstgjord grafit kan användas som elektroder vid ståltillverkning, medan elektroder tillverkade av naturlig grafit är svåra att använda i de krävande driftsförhållandena för elektriska ståltillverkningsugnar.
3.2 Maskinindustri
Inom maskinindustrin används ofta grafitmaterial som slitstarka och smörjande material. Naturlig flinggrafit har bra smörjförmåga och används ofta som tillsats i smörjoljor. Utrustning som transporterar frätande media använder i stor utsträckning kolvringar, tätningar och lager gjorda av konstgjord grafit, som inte kräver tillsats av smörjolja under drift. Kompositmaterial av naturlig grafit och polymerhartser kan också användas inom dessa områden, men deras slitstyrka är inte lika bra som konstgjord grafit.
3.3 Kemisk industri
Konstgjord grafit har egenskaper som korrosionsbeständighet, god värmeledningsförmåga och låg permeabilitet och används i stor utsträckning inom den kemiska industrin för att tillverka utrustning som värmeväxlare, reaktionstankar, absorptionstorn och filter. Kompositmaterial av naturlig grafit och polymerhartser kan också användas inom dessa områden, men deras värmeledningsförmåga och korrosionsbeständighet är inte lika bra som konstgjord grafit.
