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混合氧化法生产可膨胀石墨
2011-08-04
传统的可膨胀石墨生产工艺为&!(’)—&4’0 法,但由于大量有害气体4’! 的产生,造成的环境污染较为严重。本 文经过大量的实验探索和研究,提出了用混合氧化法替代传统的&!(’)—&4’0 法,不仅减轻了环境污染,而且提高了膨胀倍 数,又使生产成本大为降低。该方法得到了工业试验的验证,确为可行有效,将是一种更佳的生产工艺。
年 第 期 中 国 非 金 属 矿 工 业 导 刊 总第 期 【 试 验 研 究 】 混 合 氧 化 法 生 产 可 膨 胀 石 墨 涂 文 懋 ,曾 宪 滨 武 汉 理 工 大学 ,湖 北 武 汉 摘 要 传统 的 可 膨 胀 石 墨 生 产 工 艺 为 — 法 ,但 由 于 大量 有 害 气 体 的 产 生 ,造 成 的 环 境 污 染 较 为 严 重 。本 文 经 过 大量 的 实 验 探 索 和 研 究 , 提 出 了 用 混 合 氧 化 法 替 代传统 的 — 法 , 不 仅 减 轻 了 环 境 污 染 , 而且 提 高 了 膨 胀 倍 数 ,又 使 生 产 成 本大为 降 低 。 该 方 法 得 到 了 工 业 试 验 的 验 证 ,确 为 可 行 有 效 ,将 是 一 种 更 佳 的 生 产 工 艺 。 关 键 词 可 膨 胀 石 墨 ;混 合 氧 化 ;环 境 污 染 中 图 分 类 号 文 献 标识 码 文 章 编号 引 言 膨 胀 石 墨 在 我 国 已 有 良 特 性 很 快 被广 泛 应 用 于 各 个 工 业 部 门 。 但 是 ,传统 的 膨 胀 实 验 结 果 及 分 析 的 历 史 , 因 具 许 多独特 的 优 固 液 比选 择 这 里 的 固 液 比指 的 是 预 氧 化 时 石 墨 与 浓 硫 酸 和 双 氧 水 的 重 量 之 比。 适 宜 的 固 液 , 可 以 使 鳞 片 石 墨 得 到 以 充 分 预 氧 化 ,达到 良 好 的 膨 胀 效 果 ,又 使 成 本较 为 合 适 。 表 是 固 液 比 与 膨 胀 率 实 验 的 结 果 。 石 墨 生 产 工 艺 中 采 用 浓 用 后 ,产 生 对人 体 有 害 的 作为 氧 化 剂 ,它 与 浓 作 等 气 体 ,造 成 工 人 操 作不 方 便 以 及 环 境 污 染 较 为 严 重 等 问 题 。 许 多学 者 正 致 力 于 无 硫 可 表 固 液 比与 膨 胀 率 关 系 膨 胀 石 墨 的 研 究 , 并 已 在 实 验 室 研 制 成 功 , 但 是 如 以 无 硫 可 固 液 比 膨 胀 倍数 : : : : : 膨 胀 石 墨 为 原 料 生 产 柔 性 石 墨 制 品 , 则 制 品 的 强 度等 性 能 指 标较 差 。 因 此, 针 对目 前 实 际 的 生 产 工 艺 进 行 研 究 , 以 寻 求 一 种 对环 境 污 染 少 的 可 膨 胀 石 墨 生 产 工 艺 , 具 有 非 常 现 从表 中 可 以 看 出 , 随 着固 液 比的 变化 , 膨 胀 率 在 逐 渐 地 增 大,当 比值 达到 时 ,膨 胀 率 增 加 不 明 显 。 因 此,固 液 比选 择 为 较 为 合 适 。 与 浓 的 配 比 固 定固 液 比为 , 应 选 择 适 宜 的 比,才 能 使 预 氧 化 程 度大,预 氧 化 效 果 好 。 在 室 温 下 预 氧 化 实 的 意 义 。 实 验 原 料 天 然 鳞 片 石 墨 ,纯度为 以 上 ,粒 度 目 。浓 硫 酸 ,分 ; 过 与 浓 的 配 析 纯, 含 量 为 ; 浓 硝 酸 , 分 析 纯, 含 量 为 , 氧 化 氢 ,分 析 纯,含 量 为 实 验 方 法 及 。 得 到 的 与 浓 表 的 配 比与 膨 胀 率 关 系 如 表 所 示 。 : 与 膨 胀 率 关 系 : 实 验 采 用 单 因 素 试 验 法 , 将 一 定量 的 鳞 片 石 墨 置 于 烧 杯 中 ,加 入 及 浓 ,用 玻 璃 棒搅 拌均 匀 ,经 过 一 段时 间 的 预 氧 化 浸 渍, 再 加 入 适 量 的 , 再 经 一 段时 间 的 氧 化 浸 : : : : : 膨 胀 倍数 ( 渍后 , 进 行 水 洗 、 过 滤 、 干 燥 、 称 重 , 在 高 温 下 膨 胀 , 然 后 测 出 其 膨 胀 率 以 及 进 行 有 关 测 试 。 收 稿 日 期 本课 题 曾 得 到 国 家 科 技 攻 关 项 目 ——— 石 墨 层 间 化 合 物 资助 。 年 第 期 中 国 非 金 属 矿 工 业 导 刊 总第 期 从表 可 以 发 现 , 率 增 加 很 快 ,说 明 了 甚 为 显 著 。 当 比值 在 降 趋 势 。 故 选 择 浓 度选 择 与 浓 与 浓 的 配 比变化 时 , 膨 胀 氧 化 效 果 的 好 坏 。 表 响 ,从中 可 以 看 出 ,比例 为 素 以 选 择 与 石 墨 的 比例 为 与 石 墨 的 比例 对膨 胀 效 果 的 影 响 是 与 石 墨 的 比例 对膨 胀 率 的 影 的 配 比对膨 胀 率 的 影 响 : 时 膨 胀 效 果 明 显 ,结 合 经 济 因 以 后 ,膨 胀 率 上 升 缓 慢 且 逐 渐 呈 下 : 最为 合 适 。 与 浓 的 配 比为 。 表 石 墨 : : : : : 在 室 温 下 预 氧 化 , 变化 浓 度, 得 到 了 两 种 膨 胀 倍数 ( 浓 度的 对比实 验 如 表 所 示 : 工 业 试 验 表 ) 浓 度与 膨 胀 率 关 系 以 上 是 在 实 验 进 行 的 单 因 素 实 验 , 得 到 了 各 工 艺 条 件 的 最佳 值 , 我 们 选 择 这 些 工 艺 条 件 在 某 酸 化 石 墨 生 产 厂 进 行 工 业 试 验 。 结 果 表明 :混 合 氧 化 法 生 产 可 膨 胀 石 墨 时 ,不 浓 度( 膨 胀 倍数 ( 从表 可 以 看 出 ,使 用 浓 度 好 。但 从实 验 中 发 现 存在 着过 氧 化 现 象 ,浓 度 不 存在 过 氧 化 ,可 能 是 由 于 其 氧 化 能 力 很 强 ,其 过 氧 化 现 象 给 后 续 的 水 洗 工 艺 带来 很 大困 难 。 因 此, 选 择 浓 度为 为 佳 。 的 时 ,膨 胀 倍数 较 仅 可 得 到 良 好 的 膨 胀 效 果 , 而且 其 综合 成 本也 较 — 法 有 所 降 低 , 不 仅 改 善 了 生 产 环 境 , 而且 有 利 于 环 境 的 则 的 保护 。 石 墨 制 品 性 能 分 析 的 选 择 工 艺 条 件 为 : 液 固 比 , 浓 , 预 氧 化 浸 渍时 间 浓 度为 石 墨 比例 为 , 在 , 预 氧 化 浸 渍时 间 为 , 以 此制 得 酸 化 石 墨 , 并 在 下 进 行 膨 胀 及 压 制 成 型 , 所 得 的 石 墨 纸 表 , 二次氧 化 剂 与 预 氧 化 浸 渍时 间 的 长 短, 决 定着插 层 剂 进 入 石 墨 层 间 的 下 干 燥 程 度, 因 而决 定着膨 胀 率 的 大小 。 实 验 时 使 预 氧 化 浸 渍时 间 在 变化 ,所 得 结 果 如 表 所 示 。 预 氧 化 浸 渍时 间 与 膨 胀 率 关 系 面 光 滑 、 无 孔 洞。 纸 厚 为 ,抗 压 强 度为 的 石 墨 纸 其 抗 拉 强 度为 ,可 压 缩 率 为 ,回 弹 率 为 表 , 均 与 以 传统 工 艺 生 产 的 酸 化 石 墨 为 原 料 制 得 的 石 墨 预 氧 化 时 间 ( 膨 胀 倍数 纸 性 能 相 当 。 结 论 从表 中 可 看 出 , 预 氧 化 浸 渍时 间 达 后 , 膨 胀 率 实 验 和 实 践 表明 , 利 用 混 合 氧 化 剂 法 工 艺 完 全 可 以 替 代 生 产 工 艺 以 制 造 膨 胀 石 墨 ,这 对环 境 保护 具 有 重 大现 实 意 义 。 混 合 氧 化 剂 法 制 取 膨 胀 石 墨 的 最佳 工 艺 条 件 为 : 液 固 比 浓 度为 ,预 氧 化 浸 渍 ,二次氧 化 剂 与 石 墨 比例 为 以 混 合 氧 化 剂 法 作为 可 膨 胀 石 墨 的 生 产 工 艺 , 可 以 降 低 生 产 成 本。 趋 于 稳 定, 再 进 一 步 延 长 预 氧 化 浸 渍时 间 , 则 膨 胀 率 有 呈 下 传统 — 降 的 趋 势 。 但 究 竟 是 何 种 原 因 造 成 这 种 现 象 呢 量 与 预 氧 化 浸 渍时 间 的 关 系 。 表 是 插 入 , 浓 , 表 预 氧 化 浸 渍时 间 与 插 入 量 的 关 系 时 间 为 。 预 氧 化 时 间 插 入 量 ( ) 从表 中 发 现 , 插 入 量 随 着预 氧 化 浸 渍时 间 的 增 加 而增 大, 但 当 氧 化 达到 一 定时 , 再 延 长 氧 化 浸 渍时 间 并 不 能 使 插 入 量 增 大,反 而减 小 。 这 可 从两 方 面 来 解 释 :一 是 氧 化 浸 渍时 间 过 长 时 , 造 成 氧 化 过 量 , 可 能 破 坏 了 石 墨 层 间 边缘 的 结 构 , 经 水 洗 后 导 致 插 入 量 降 低 ; 二是 石 墨 氧 化 时 存在 着一 次膨 胀 ,当 氧 化 浸 渍时 间 过 长 时 ,使 得 一 次膨 胀 过 大,插 入 于 鳞 片 以 混 合 氧 化 剂 法 制 取 的 膨 胀 石 墨 作为 原 料 , 压 制 成 型 的 柔 性 石 墨 其 性 能 指 标不 低 于 传统 工 艺 的 柔 性 石 墨 性 能 指 标。 参 考 文 献 , 边缘 的 结 合 不 牢 固 , 在 水 洗 时 便被洗 去 , 同 样 使 得 插 入 , 量 减 小 。 米 国 民 等 与 利 用 , 一 种 制 造 可 膨 胀 石 墨 新 工 艺 的 研 究 矿 产 保护 邸 素 梅 二次氧 化 剂 用 量 编辑 使 用 作为 二次氧 化 剂 , 其 用 量 的 多少 决 定了 二次
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