[发明专利]一种超细结构等静压石墨的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨制品制备领域，特别是涉及一种超细结构等静压石墨的制备方法。

背景技术

超细结构等静压石墨是二十世纪中后期发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异性能，譬如，超细结构等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的升高其机械强度不降反升，在2500℃左右时达到最高值；与普通石墨相比，超细结构等静压石墨结构精细致密，而且均匀性好，广泛应用于金属连铸石墨结晶器行业；各向同性度高；耐化学腐蚀性强，能经受住熔融金属和玻璃的渗透侵蚀，可用作高温耐腐蚀容器；导热性能和导电性能良好，可用于电火花加工用石墨电极；超细结构等静压石墨还是制造火箭喷嘴、石墨反应堆的减速材料和反射材料的绝好材料。

与普通炼钢用石墨电极和中粗石墨类似，超细结构等静压石墨也要经过原料的煅烧、破碎、磨粉，沥青熔化，配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化等工序的处理。但是，超细结构等静压石墨的生产工艺与普通炼钢用石墨电极和中粗石墨截然不同。超细结构等静压石墨需要粉碎成更细的粉料，由于超细粉料的较高吸附性，混捏时需要加入更高的沥青量；需要采用等静压成型技术，区别于传统石墨的挤压、振动、模压成型；因为沥青量大，焙烧周期会更长；石墨化冷却时不能喷水，所以石墨化生产周期也要比普通石墨长得多。

超细结构等静压石墨由于制备工艺复杂，技术难度大。目前，一般采用二次焦工艺，通过模压或等静压成型技术进行超细结构等静压石墨的制备。这种方法是将5-10μm的焦粉与液态煤沥青混捏后经多级轧片磨粉成型，再快速炭化处理，得到的炭制品再磨粉，二次混捏后轧片，再磨粉成型，经焙烧、浸渍、石墨化后获得超细结构等静压石墨。此工艺生产成本高、生产周期长、制品均质性差，在轧片工序生产环境异常恶劣。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有生产成本低、生产周期短、制品均质性好等特点的超细结构等静压石墨制备方法，能够采用该高效经济环保的制备方法制得具有结构致密、均匀性好、机械强度高、各向同性度高、生产成本低、生产周期短等特点的石墨制品。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种超细结构等静压石墨的制备方法，包括以下多个步骤：

S1：将煅烧处理过的石油焦或沥青焦，经锤式破碎机粗破到1mm及以下，再经气流磨粉碎成5-10μm的焦粉，作为骨料；

S2：将所述作为骨料的焦粉预热到100-150℃，再与粘结剂煤沥青在150-180℃的环境温度下强力混合1-3小时，自然冷却后经锤式破碎机破碎至3mm以下，再用机械磨制得60μm以下的压粉；

S3：将所述压粉装入橡胶质模具，密封后在100-140MPa压力下等静压成型，制成生坯；

S4：将所述生坯以1-5℃/h的升温速率升温至950-1150℃，得到炭坯体；

S5：对所述炭坯体进行浸渍处理，浸渍温度260-350℃，浸渍压力1.3-3.0MPa，浸渍时间2-6h；

S6：将浸渍处理后的炭坯体以5-10℃/h的升温速率升温至1000-1200℃，最后进行石墨化处理，石墨化温度为2800-3000℃，最高温度下保温2-6h，自然冷却至120℃以下出炉，完成材料的制备，得到超细结构的等静压石墨。

进一步的，步骤S1中所述的石油焦或沥青焦的煅烧温度均为1250-1350℃。

进一步的，步骤S2中所述粘结剂煤沥青的软化点在85-120℃之间，结焦值为48-58%。

进一步的，步骤S2中，焦粉与粘结剂煤沥青的重量比例分别为：焦粉含量55-72%，沥青含量28-45%。

进一步的，所述浸渍剂包括低喹啉中温煤沥青。

本发明的有益效果是：

1）从原料选择角度讲，骨料焦选用国内市场上较为普遍的煅后石油焦或沥青焦，粘结剂选用普通焦化厂生产的软化点在85-120℃、结焦值在48-58%的煤沥青，因此原料成本较低；

2）从工艺设备来讲，制粉设备采用国产气流磨和机械磨，混捏采用强力混捏机，保证骨料焦粉与粘结剂沥青的充分浸润与包覆结合作用，使混合料的均匀性和可塑性得到提高，且省去了轧片设备，避免了轧片工序带来的沥青烟气环境污染，设备投资低，生产环境得到改善；

3）从工艺流程来讲，采用一次焦工艺，相对于二次焦技术而言，缩短了生产周期，降低了生产成本；采用一次浸渍技术，比以往石墨材料制备需要多次浸渍-焙烧循环才能实现高密高强工艺相比，大大缩短了生产周期，降低了生产成本，且多次浸渍对超细结构等静压石墨的均质性有不利因素；