纯石墨制备技术工艺配方资料精选

        强度高、抗热震性好、耐高温、抗氧化、电阻系数小

国际新技术资料网 创新科技之路
New Technology Of High Purity Graphite
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各位读者:大家好!

       自从我公司2000年推出每年一期的石墨及石墨烯制造系列列新技术汇编以来,深受广大企业的欢迎,在此,我们衷心地感谢致力于创新的新老客户多年来对我们产品质量和服务的认同,由衷地祝愿大家工作顺利!

       石墨产业未来市场前景十分广阔。传统应用领域对石墨消费拉动、新兴领域拓展是石墨产品未来市场的增长点。耐火材料行业是石墨消费的重要领域,镁碳砖对石墨的需求量占我国石墨消费量的近1/3,电动汽车锂电池负极材料,钢铁行业的持续稳定发展将促进石墨产业持续稳定增长。随着高新技术的发展、新材料产业将成为石墨产业新的增长点,高性能石墨导电材料、密封材料、环保材料、热交换材料、石墨烯等新兴材料以及制品产业将会得到快速发展。

       石墨产品需求结构将不断升级,球型石墨、柔性石墨、石墨电极、核石墨等加工产品将成为新的市场热点;利用具有自主知识产权的创新性技术,研究开发优质石墨新材料、广泛应用于能源、环保、国防等领域。未来产品需求专业化程度不断加强,满足下游领域对高性能、专业化石墨材料制品需求将成为发展主流,由石墨原材料向深加工加工及其制品方向发展趋势明显,同时,大力发展节能环保、新能源、生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等战略新兴产业,从而带动石墨产业快速发展。

       本期所介绍的资料,系统全面地收集了到2023年石墨及石墨烯制备制造最新技术,包括:优秀的专利新产品,新配方、新产品生产工艺的全文资料。其中有许多优秀的新技术在实际应用巨大的经济效益和社会效益,这些优秀的新产品的生产工艺、技术配方非常值得我们去学习和借鉴。
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2024新版《石墨提纯、高纯石墨制造工艺配方精选汇编》

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《人造金刚石大颗粒单晶生长技术工艺精选汇编》

《人造金刚石大颗粒单晶生长技术工艺精选汇编》

【资料页数】809页 (大16开 A4纸)
【资料内容】制造工艺及配方
【项目数量】52项
【交付方式】中通特快专递
【合 订 本】书籍资料:1580元(上、下册)
【电 子 版】1360元 光盘


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【资料页数】809页 (大16开 A4纸)
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【项目数量】52项
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《人造金刚石大颗粒单晶生长技术工艺精选汇编》涉及国内外著名公司、科研单位、知名企业的最新专利技术全文资料,工艺配方详尽,技术含量高、环保性强是从事高性能、高质量、产品加工研究生产单位提高产品质量、开发新产品的重要情报资料。

       资料中包括制造人造金刚石原料,技术配方、生产工艺、处理工艺、成型工艺、产品性能测试及标准、解决的具体问题、产品制作实施例等等,是企业提高产品质量和发展新产品的重要、实用、超值和难得的技术资料。本篇专集资料分为上、下两册,A4纸大,共809页现货发行,欢迎订购!

内容描述:
1西安交通大学横向搭桥拼接生长大面积单晶金刚石的方法

将单晶金刚石衬底I和单晶金刚石衬底II进行拼接,在接缝处生长出桥状连接部分,并继续外延生长得到完整的大面积单晶金刚石层;其中,单晶金刚石衬底I在拼接处的厚度小于单晶金刚石衬底II在拼接处的厚度。解决了金刚石拼接生长过程中拼接缝明显,金刚石容易发生相对移动的问题,从而降低拼接处出现裂纹甚至裂开的风险

2单晶金刚石的生长方法,这种生长方法通过三层结构来生长高质量单晶金刚石
解决了传统金刚石生长过程中外延层高的生长速率与外延层质量之间相矛盾的问题

3武汉大学单晶金刚石生长方法和装置,能够实现大尺寸单晶金刚石的快速生长
所提供的单晶金刚石生长方法,包括如下步骤:将金刚石衬底放置于谐振腔中;将含有碳源和氢气的反应气体通入电离腔中进行充分电离,然后将电离后的气体通入谐振腔中进行微波等离子体化学气相沉积,在衬底上快速生长金刚石

4六号元素有限公司一种单晶CVD合成金刚石层
包括非平行的位错阵列,其中当在X射线形貌断面图中观察或在发光条件下观察时,非平行的位错阵列包含形成一组相互交叉的位错的多个位错

5激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石装置及其方法
结合微波能(或电能)和激光两种能量,利用低成本的高能量激光提高金刚石合成过程中等离子体的能量和气体离解速率,从而提高金刚石的合成速率,该方法有效解决了金刚石高速批量制备的难题

6单晶金刚石制备装置以及方法
该单晶金刚石制备装置,在制备单晶金刚石的过程中,使反应气体经过掺杂装置,从而将水蒸气带入到反应腔内,实验结果表明,通入水蒸气制得的金刚石颜色和纯净度比不通水蒸气更好,而且外缘处的几乎无多晶产生

7金刚石制备技术领域,公开了一种拼接生长单晶金刚石的方法及系统
采用CVD法拼接生长单晶金刚石,达到大面积生长单晶金刚石的目的,现有单晶金刚石的生长只能在原有的籽晶上进行纵向扩大,这样籽晶的尺寸直接决定了合成的尺寸,采用两个尺寸相同,厚度接近的单晶金刚石片进行固定拼接,然后同时生长,获得大尺寸单晶金刚石,解决了瓶颈问题

8金刚石单晶生长装置及方法
装置包括:沉积台和可升降中心柱;所述沉积台上设有沉积台孔,可升降中心柱上设有与所述沉积台孔配合的孔柱,孔柱设置在沉积台孔中。能够有效地提高金刚石单晶生长质量,解决一次生长不了太厚的问题

9浙江工业大学锗空位(Ge‑V)发光的金刚石颗粒及其制备方法
在石英衬底上采用磁控溅射的方法,制备一系列不同厚度的锗涂层样品;在步骤(1)得到的衬底上采用热丝化学气相沉积的方法制备分散的金刚石颗粒。提供的具有Ge‑V发光的金刚石颗粒的尺寸为0.5~3.5μm,对于实现其在单光子源、量子信息处理、光电子器件等领域的应用具有非常重要的科学意义和实际价值

10微波等离子体化学气相沉积方法生长单晶金刚石领域,梯度单晶金刚石及其制备方法
采用微波等离子体化学气相沉积设备,在氢气甲烷混合气源中连续性梯度浓度通入高纯空气,实现不含氮的高质量单晶金刚石层和含氮金刚石层的交替沉积,制备出高质量、高强度、韧性好的梯度单晶金刚石

11基于Ⅱa型天然金刚石的同质外延生长单晶金刚石的方法
利用微波等离子体化学气相沉积法高温刻蚀Ⅱa型单晶金刚石,利用产生的碳源生长金刚石,能有效提高单晶金刚石生长所需碳源的纯度,
得到的单晶金刚石质量好,且生长出的单晶金刚石为与基底相对应的规则形状,提高利用率

12CVD法合成单晶金刚石降低位错密度的方法
通过激光刻蚀技术将金刚石表面图案化的特殊结构设计,控制单晶金刚石图案层横向与纵向的生长速率,通过一次或多次图案化处理有效抑制生长过程中位错的产生,获得高质量的单晶金刚石。优势是在生长过程中控制单晶金刚石横向和纵向的生长速率比值,保证在凹槽内生长方向与位错线方向垂直,消除衬底凹槽底部的位错遗传,提高金刚石生长层的晶体质量

13利用方形槽镶嵌式衬底托抑制多晶金刚石生长的方法
由于石墨体在衬底与衬底托之间沉积,衬底侧边与衬底托有接触,增大了衬底边缘的冷却效果,优化单晶金刚石衬底整体温度均匀性;极大地避免了衬底边缘出现多晶生长。通过实验发现利用方形槽镶嵌式衬底托可有效抑制了单晶金刚石在生长过程中的边缘多晶,获得了尺
寸不缩小的单晶金刚石样品

14大颗粒金刚石的制备方法
能够制备大颗粒的金刚石,晶型完整,成本低且工艺简单

15信越化学工业株式会社一种转位缺陷可以被充分减低的金刚石基板的制造方法,以及高品质的金刚石基板以及金刚石自立基板

16河南工业大学类金刚石直接转化合成纯相多晶金刚石的制备方法
采用类金刚石粉末为原材料,经净化除杂、预压成型后,不添加任何粘结剂,装配烧结单元,经高温超高压烧结制备纯相多晶金刚石。制备得到的多晶金刚石的晶粒尺寸为5纳米 ‑ 100微米,大面积形成高强度的金刚石—金刚石成键的界面。多晶金刚石的硬度与金刚石单
晶硬度相当;热稳定性,硬度,及耐磨性明显优于含金属或陶瓷粘结剂的多晶金刚石

17中国科学院半导体研究所异质外延金刚石及其制备方法
该异质外延金刚石包括:异质衬底;石墨烯柔性层,制备于异质衬底上;金刚石层,外延生长于石墨烯柔性层上;石墨烯柔性层作为异质衬底上生长金刚石的柔性中间层。利用石墨烯作为外延金刚石的模板和过渡缓冲层,消除了由于异质衬底与金刚石间晶格失配造成的外延金刚石质量降低

18住友电气工业株式会社:单晶金刚石生产方法
其包括一组彼此相对的主表面,其中,在主表面中,杂质浓度沿着第一方向变化

19住友电气工业株式会社:金刚石包含氮原子的生产方法
该氮原子的浓度沿着金刚石单晶的晶体取向周期性地变化。沿着晶体取向的一个周期的距离的算术平均值Aave、最大值Amax和最小值A min 满足由下式(I)表示的关系:(Amax)/1.25≤ (Aave)≤(Amin)/0.75(I)

20二A科技有限公司单晶金刚石及其生长方法
单晶金刚石

21住友电气工业株式会社单晶金刚石材料、单晶金刚石芯片和穿孔工具
在单晶金刚石材料中,非置换型氮原子的浓度为200ppm以下,置换型氮原子的浓度低于所述非置换型氮原子的浓度,单晶金刚石材料具有偏角为20° 以下的晶体生长主表面。在单晶金刚石芯片中,非置换型氮原子的浓度可以为200ppm以下,置换型氮原子的浓
度可以低于所述非置换型氮原子的浓度,并且所述单晶金刚石芯片可以具有偏角为20°以下的主表面

22含硼金刚石及其制备方法和用途
涉及金刚石领域,该含硼金刚石为多晶结构,该含硼金刚石为多晶结构,解决了现有技术中含硼金刚石为单晶结构时把持力差、容易脱落和不够锋利的问题,解决了现有技术中的多晶金刚石在高温下容易膨胀、破碎的技术问题,可以用作陶瓷和金属结合剂磨具。该含硼金刚
石改善了多晶金刚石的热力学稳定性,拓展了多晶金刚石的使用范围

23浙江工业大学Si‑V发光的纳米金刚石晶粒
采用热丝化学气相沉积法,简单易行、容易操作,制备了尺寸在70~100nm的Si ‑V发光的纳米金刚石晶粒,其晶型规则,发光峰的归一化强度约为4.5,为纳米金刚石在生物标记等领域的应用提供了重要基础

24河南理工大学人工合成大尺寸单晶金刚石片方法
包括生产晶种,合成组装块装配及合成加工等三步,与现有技术相比,可有效提高人工合成金刚石的直径,并实现同批次的人工合成金刚
石生产中可同时制备不同直径人工合成金刚石的需要,从而在有效满足市场对单晶金刚石需求的同时,另可有效的满足市场对小直径单晶
金刚石的需要,并可有助于降低人工合成金刚石生产的成本

25一种人工生长大颗粒金刚石单晶的方法及装置
能够有效避免了大颗粒金刚石单晶生长过程中的金属夹带现象,生长出了粒径大于10mm的大颗粒金刚石单晶,大幅度提高生产效率

26一种具有半导体性质Ⅱb型金刚石单晶的人工生长方法及装置
方法是向作为碳源的石墨中掺加氮化硼,使金刚石晶体在生长过程中有硼原子掺杂,高温高压条件下,将金刚石晶种置于金属触媒的底部,利用温度梯度法生长;采用高温高压条件,以掺加硼的石墨为碳源,利用温度梯度法生长出了粒径大于10mm且具有半导体性质的Ⅱb
型的金刚石单晶

27住友电气工业株式会社单晶金刚石及其制造方法
包含单晶金刚石的工具和包含单晶金刚石的部件,适合用于切削工具、抛光工具、光学部件、电子部件、半导体材料等

28住友电气工业株式会社提供单晶金刚石、制造所述单晶金刚石的方法以及包含所述金刚石的工具
单晶金刚石以均衡方式提高了硬度和耐缺损性。单晶金刚石含有氮原子,且所述单晶金刚石中的孤立置换型氮原子的数目对所述单晶金刚石中的氮原子总数之比为0.02%以上且低于40%

29信越化学工业株式会社金刚石膜的制造方法
其特征是至少具有在单晶基板上化学气相沉积金刚石膜的工序、以及由单晶基板分离该金刚石膜的工序,单晶基板使用Ir单晶或Rh单晶,单晶基板在取出金刚石膜后能够重复使用,由单晶基板分离该金刚石膜的工序是,通过将层积基板从高温的加热状态冷却至低温,利用在单晶基板和金刚石膜的界面产生的应力而分离金刚石膜

30哈尔滨工业大学一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法
涉及优化单晶金刚石同质外延生长的方法。要解决现有MWCVD生长系统中等离子体密度对籽晶生长质量的影响,等离子体形态与籽晶接触方式导致侧向生长区域质量较低,以及等离子体中碳源沉积污染舱体等问题

31金刚石涂层及沉积该涂层的方法
涉及金刚石涂层,其特征在于它包含至少一个第一纳米晶金刚石层和第二微晶金刚石层的叠层

32哈尔滨工业大学异质外延生长大尺寸单晶金刚石的衬底及其制备方法
在其中插入了TiN单晶籽晶层作为外延模板和过渡缓冲层,提高了氧化物及整个衬底外延层的晶向的取向一致度及生长质量,从而为生长高质量大尺寸单晶金刚石提供了可能;由于使用了TiN缓冲层,整个外延叠层结构可以基于Si衬底进行,使得外延成本大大地降低,
同时基于Si衬底生长金刚石,可以更好地与电子信息工业相匹配

33六号元素有限公司制备鲜艳橙色的合成CVD金刚石材料的方法
方法包括辐照已经由CVD生长的单晶金刚石材料从而将孤立空位引入至少一部分的CVD金刚石材料中,并且随后退火该辐照的金刚石材料,从而由至少一些所引入的孤立空位形成空位链。还描述了鲜艳橙色的CVD金刚石材料

34信越化学工业株式会社研制单晶金刚石的制造方法
一种在通过气相合成得到的单晶金刚石晶种基板上追加堆积气相合成单晶金刚石的单晶金刚石的制造方法

35超细颗粒金刚石单晶的合成方法
采用的触媒粉末为Ni基合金触媒粉末。利用可制备超细颗粒的金刚石单晶,合成的400目以细超细颗粒金刚石含量达90%以上,晶形完整率达85%以上;有效地解决了现有技术难以合成超细颗粒金刚石的不足;金刚石晶型完整,纯净度高、热冲值达80~87%

36上海交通大学超细金刚石单晶微粉的制备方法
包括以机械破碎法得到的金刚石微粉作为籽晶,采用光刻胶超声振动均匀分散金刚石晶种工艺,将籽晶均散在硅基衬底表面,金刚石微粉的粒度为M0/1~M6/12;应用热丝化学气相沉积法对经过播种籽晶的硅基衬底进行沉积,获得金刚石单晶颗粒;采用化学腐蚀硅基衬底结合高速离心沉降颗粒工艺处理获得的金刚石单晶颗粒,以获得超细单晶金刚石微粉

37上海交通大学硼掺杂超/精细金刚石单晶微粉的制备方法
超/精细金刚石微粉中具有六-八面体或二十面体聚形晶体形态的比例较高,不但可显著提高超/精细金刚石单晶颗粒的生长速率,还可
改善颗粒的晶形及表明质量

38六号元素技术有限公司合成金刚石材料
其包含一个或多个自旋缺陷,该一个或多个自旋缺陷具有不大于100MHz的半峰全宽固有非均匀的零声子谱线宽度。用于获得这样的
材料的方法包括多阶段退火过程

39六号元素技术有限公司一种着色的单晶CVD合成金刚石材料
其包含:多个层;其中所述多个层包括至少两组层,所述至少两组层在它们的缺陷组成和颜色方面不同,其中所述至少两组层各自的缺陷类型、缺陷浓度和层厚度为:如果将所述着色的单晶CVD金刚石材料制造成圆形明亮式切割金刚石,该圆形明亮式切割金刚石包含台面和底尖,并且具有大于1mm的台面至底尖深度

40N型半导体金刚石单晶及其生产方法
单晶导电性较好,光热转换效率高,适合于太阳能电池、LED光源、高性能芯片的制作,产品性能稳定

41六号元素技术有限公司一种单晶CVD合成金刚石材料
颜色强度在单晶CVD合成金刚石材料中是均匀的,使得以灰度值标准偏差除以灰度值平均值为特征的灰度色的变化小于40%

42住友电气工业株式会社单晶金刚石
其由碳同位素12C的浓度为99.9质量%以上的碳以及除了碳以外的多种不可避免的杂质构成。该不可避免的杂质包括氮、硼、氢和镍;并且所述多种不可避免的杂质中的氮、硼和氢的总含量设定为0.01质量%以下

43东山国际有限公司在反应池中的用于金刚石生长的多层结构
该多层结构包括:金刚石晶种;设于金刚石晶种上的第一金属催化层,该第一金属催化层包含第一浓度的碳;设于第一金属层之上的第二金属催化层,该第二金属催化层包含高于第一浓度的第二浓度的碳;以及设于第二金属层之上的碳源层

44吉林大学金刚石纳米坑阵列及其制备方法属于金刚石纳米结构的技术领域
具有操作简单,成本低,可大面积生产,刻蚀气体安全无污染等优点;将纳米金的广泛应用与金刚石的优异特性相结合,为金纳米颗粒提供稳定的基底,能改善金纳米颗粒在应用中所存在的易聚合及加入稳定剂造成表面污染的问题

45株式会社神户制钢所提供一种排列有大型的多边形金刚石晶粒的阵列化金刚石膜
通过容易地使避开晶界的元件配置形成,由此,能够实质上与在单晶基板上同等地高效地制造高性能的元件,并通过沿着晶界分割从而能够容易地制造元件。该阵列化金刚石膜是在 不同种材料的结晶基板上,接着其结晶方位的信息开始成长的高取向金刚石膜,其中,在表面中,多边形金刚石晶粒以重心间距离为20 μm 以上的二维重复图案排列

46信越化学工业株式会社单结晶金刚石生长用基体材料以及单结晶金刚石基板的制造方法
能够让大面积高结晶性单结晶金刚石生长的,以及可以低成本制造高品质单结晶金刚石基板的单结晶金刚石生长用基体材料以及单结晶金刚石基板的制造方法

47一种单晶金刚石的层流等离子体的制备方法
通过调控等离子体的流体特性,构建出稳定的层流等离子体边界层,使单晶金刚石能够在大尺寸衬底上进行稳定生长。从而避免当前直流等离子体沉积单晶金刚石的多晶化和小尺寸衬底的问题。提供了一条适合采用大尺寸籽晶、稳定制备单晶金刚石的途径,使单晶金刚石稳定生长区尺寸在等离子体运动轴线方向达到7厘米,并有效抑制了单晶生长表面的多晶化

48六号元素有限公司一种用于在合成环境中在基底上合成金刚石材料的化学气相沉积(CVD)方法
涉及用于合成合成CVD金刚石材料的方法和高品质的合成CVD 金刚石材料

49能够用于高精度抛光加工的纳米单晶金刚石
该纳米单晶金刚石是将粒度大于纳米级的单晶金刚石颗粒通过球磨粉碎制成。能够以便捷可行的途径获得纳米级单晶金刚石,并且生产成本相对较低

50住友电气工业株式会社适合用于半导体器件衬底或光学元件材料的高质量单晶金刚石
其具有更少畸变并且具有大的面积。是一种通过化学气相沉积制备的单晶金刚石以及该金刚石的制备方法,其中,当将由两条相互垂直的线性偏振光组成的线性偏振光引入到单晶金刚石的一个主面上时,在从相反的主面出来的两条相互垂直的线性偏振光之间的最大延迟值横跨整个单晶金刚石最大不超过 50nm /100μm的厚度

51华盛顿卡内基研究所超硬金刚石及其制造方法
一种通过微波等离子体化学气相沉积生长、在超过4.0GPa的压力下加热到超过1500℃的温度进行退火的单晶金刚石,其硬度大于120GPa

52六号元素有限公司单晶CVD(化学气相沉积)金刚石体,耐磨应用中的CVD金刚石
其特别适合用作用于耐磨应用的耐磨材料,如拉丝模具、绘画工具等。金刚石具有低的磨损速率,表现出指示低应变的低的双折光指数,并具有可以被加工以表现出高表面抛光的能力


购买理由

高密度高强度石墨国内外研发现状

    美国POCO Graphite Inc 利用超细粉石墨材料在2500℃以上,压力作用下的蠕变特性,成功开发再结晶石墨。再结晶石墨是在高温高压下使多晶石墨晶粒长大并走向排列而得到的高密度材料,石墨体内的缺陷(砂眼、裂纹等)消失,体积密度可达到1. 85-2.15g/cm3


   日本住友金属公司用MCMB 成功研制体积密度1.98-2.00g/cm3高密度各向同性石墨。日本无机材料研究所在沥青的苯不溶物添加油和1, 2一苯并菲等高沸点有机化合物,加热至350-600,制成粒径>1-100 的MCVIB 在4MPa的成型压力下成型,石墨化后得到高密度各向同性石墨。


  揭斐川电气公司用B阶缩合稠芳多核芳烃(COPNA)树脂为原料,在200 模压成型,固化后,再在400-500的条件下和非氧化性气氛中热压处理,经过后续工作得到高石墨化、导热性和导电性俱佳的高强高密(1. 85g/cm3) 石墨材料。


与发达国家相比还有很大差距

      然而,尽管天然石墨是中国的优势矿物资源,储量、产量、国际贸易量均居世界前位,但中国的石墨产业布局严重畸形的局面却亟待改变。民进中央长期调研发现,长期以来国内石墨产业矿产资源资料落后,生产品级划分不严,浪费严重,基本上处于采选和初加工阶段,技术严重落后,产品绝大部分为普通中高炭矿产品。值得注意的是,日、美等发达国家将天然石墨作为战略资源,却利用中国的廉价原料,深加工成能够在电子、能源、环保、国防等领域应用的先进石墨材料,以极高的价格占领国际市场并返销中国。


      我国石墨主要出口国家分别是美国、日本、韩国、德国等,每年出口量占世界各国总出口量的80%以上。日本是全球最大的石墨进口国,其中98%从我国进口,美国天然鳞片石墨完全依靠进口,其中48%来自我国。我国石墨初级产品的出口国又恰恰是我国高附加值石墨产品的进口国。在我国大量出口石墨初级产品的同时,美、日、韩等发达国家却早早把石墨列为战略资源,严格控制开采,以采代购



高纯石墨    发展高附加值石墨制品的关键

       中国生产的天然石墨产品中,绝大部分是最初级的加工产品。这些初级加工产品,都面临着产能过剩的问题,而产能过剩又压制了价格。伴随初级产品出口为主,中国石墨的高附加值产品研发和生产则明显缺失,随着科学技术的不断进步,高纯微细石墨的用途越来越广。普通的高碳石墨产品已不能满足原子能,核工业的飞速发展急需大量的高纯石墨。


       据2011年不完全统计,中国高纯石墨年需求量约为20万吨左右。国外以其技术优势在高纯石墨方面占据领先地位,并在石墨高技术产品方面对中国进行禁运。目前中国高纯石墨技术只能勉强达到纯度99.95%,而99.99%乃至以上的纯度只能全部依赖进口。2011年,中国天然石墨产量达到约80万吨,均价约为4000元/吨,产值约为32亿元。目前,进口99.99%以上高纯石墨的价格超过20万元/吨。其进出口由于技术壁垒导致的价差非常惊人


加强技术研发,提高产品质量

       高密度高强度石墨较传统石墨除了具有高密度,高强度的强度外,还具有良好的热稳定性。良好的热稳定性是使石墨高温使用中抗氧化性能大幅度提高,特别在模具行业,比传统石墨可延长20-50% 的寿命        


       对于中国石墨行业而言,技术进步是其发展的重心和关键。许多国家,尤其是一些发达国家,不断致力于提高技术水平来开发石墨新产品和新用途,甚至由于多年积累,已经形成寡头垄断的态势。例如氟化石墨主要由美、日、俄生产;膨胀石墨主要由美、日、德、法等国垄断;其中高纯膨胀石墨只有日本生产。


        近几年,我国涌现出许多石墨新技术和优秀科技成果,高纯石墨材料开发与应用取得了可喜的进步。只有不断依靠技术创新提高企业核心竞争力作为生存发展之道,不断培育技术人才,加大科技投入,提高科技转化、创新能力,才是石墨企业发展的根本。  为帮助国内石墨生产企业提高产品质量,发展高端产品,我们特收集整理精选了本专集资料。






    


    

内容介绍

                        石墨提纯 现有工艺存在缺陷


     随着技术的不断发展,通过选矿工艺得到的鳞片状高碳石墨产品己不能满足某些高新行业的要求,因此需要进一步提高石墨的纯度。目前,国内外提纯石墨的方法主要有浮选法、酸碱法、氢氟酸法、氯化焙烧法、高温法等。其中,酸碱法、氢氟酸法与氯化焙烧法属于化学提纯法,高温提纯法属于物理提纯法   


       1、 浮选法:是利用石墨的可浮性对石墨进行富集提纯,适应于可浮性好的天然鳞片状石墨,石墨原矿经浮选后最终精矿品位通常为90%左右,有时可达94%~95% 。使用此法提纯石墨只能使石墨的品位得到有限的提高,是因为部分硅酸盐矿物和钾、钠、钙、镁、铝等化合物里极细粒状浸染在石墨鳞片中,即使细磨也不能完全单体解离,所以采用选矿方法难以彻底除去这部分杂质。        


       2、 酸碱法:是当今我国高纯石墨厂家中应用最广泛的方法,其原理是将NaOH与石墨按照一定的比例混合均匀进行锻烧,在500-700℃氯化焙烧法的高温下石墨中的杂质如硅酸盐、硅铝酸盐、石英等成分与氢氧化钠发生化学反应,生成可溶性的硅酸钠或酸溶性的硅铝酸钠,然后用水洗将其除去以达到脱硅的目的;另一部分杂质如金属的氧化物等,经过碱熔后仍保留在石墨中,将脱硅后的产物用酸浸出,使其中的金属氧化物转化为可溶性的金属盐,而石墨中的碳酸盐等杂质以及碱浸过程中形成的酸溶性化合物与酸反应后进入液相,再通过过滤、洗涤实现与石墨的分离,从而达到提纯的目的。但是此种提纯方法的缺点在于需要高温锻烧,设备腐蚀严重,石墨流失量大以及废水污染严重,且难以生产碳含量99.9%及以上的高纯石墨。        


       3、 氢氟酸提纯法:是利用氢氟酸能与石墨中几乎所有的杂质反应生成溶于水的化合物及挥发物,然后用水冲洗除去杂质化合物,从而达到提纯的目的。使用氢氟酸法提纯石墨,除杂效率高、能耗低,提纯所得的石墨品位高、对石墨的性能影响小。但由于氢氟酸有剧毒和强腐蚀性,生产过程中必须有严格的安全防护措施,对于设备要求严格导致成本升高;另外氢氟酸法产生的废水毒性和腐蚀性都很强,需要严格处理后才能排放,环保环节的投入又使氢氟酸法的成本大大增加,如污水处理稍不到位,会对环境造成巨大污染。      


       4、氯化焙烧法是将石墨矿石在一定高温和特定的气氛下焙烧,再通入氯气进行化学反应,使石墨中的杂质进行氧化反应,生成熔沸点较低的气相或凝聚物的氯化物及络合物逸出,从而达到提纯的目的。由于氯气的毒性、严重腐蚀性和污染环境等因素,在一定程度上限制了氯化焙烧工艺的推广应用。


       5、高温法提纯石墨,是因为石墨是自然界中熔点、沸点最高的物质之一,熔点为3850 士50℃,沸点为4500℃,远高于所含杂质的熔沸点,它的这一特性正是高温法提纯石墨的理论基础。将石墨粉直接装入石墨士甘锅,在通入惰性保护气体和少量氟利昂气体的纯化炉中加热到2300~3000℃,保持一段时间,石墨中的杂质因气化而溢出,从而实现石墨的提纯。虽然高温法能够生产99.99%以上的超高纯石墨,但因锻烧温度极高,须专门设计建造高温炉,设备昂贵、投资巨大,对电力口热技术要求严格,需隔绝空气,否则石墨在热空气中升温到450℃时就开始被氧化,温度越高,石墨的损失就越大。这种设备的热效率不高,电耗极大,电费高昂也使这种方法的应用范围极为有限,只有对石墨质量要求非常高的特殊行业(如国防、航天等)才采用高温法小批量生产高纯石墨。


      (二) 能耗石墨提纯技术 国内最新研制

     据恒志信网消息:针对石墨提纯现有技术存在的问题。武汉工程大学研制成功一种对天然石墨进行高纯度提纯的方法及装置。该方法能耗低,所得到的石墨的纯度高,其装置简单。


       与现有技术相比,新工艺的有益效果是:

       1、工艺新颖、装置简单、能耗低、升温迅速,是采用等离子体炬加热技术,利用热等离子体局部超过4000℃的高温,使石墨原料中的杂质在短时间内充分气化,实现提纯石墨目的,可以实现石墨的连续提纯。


       2、原理与现行高温提纯法一致,但由于是将石墨粉直接送入具有极高温度的等离子体焰流中直接加热,因此热利用率极高。而采用现有高温炉提纯,热能除了加热物料外更多的是在加热炉体,并被散发到环境中。

   

       3、采用新技术工艺,石墨的纯度高(碳质量含量≥98.7%)。初始碳质量含量90% 、粒度100目的石墨,经过一次提纯后碳质量含量98.7% ;经过第二次提纯碳质量含量99.5% 经过第三次提纯碳质量含量99.9%;如再经过几次循环石墨提纯到碳质量含量99.99%。


      资料中详细描述石墨提纯的方法及其装置,其能耗远低于现行高温提纯法。石墨的纯度高,装置简单。


       三)天然隐晶质石墨(矿)剥离提纯方法

       天然隐晶质石墨是我国的优势矿产资源之一,主要用于铸造、石墨电极、电池碳棒、耐火材料、铅笔和增碳剂等方面。隐晶质石墨晶体极小,石墨颗粒嵌于粘土中,很难分离。由于隐晶质石墨原矿品位高(一般含碳60%-80%),部分可达95%,平均粒径。.01-0.1μm,用肉眼很难辨别,故称隐晶质石墨,俗称土状石墨。与鳞片石墨相比,土状石墨碳含量高,灰分多,晶粒小,提纯技术难度大,使其应用范围受到极大限制。在我国,通常都是将开采出来的石墨矿石经过简单子选后,直接粉碎成产品出售。因此天然隐晶质石墨资源得不到充分的利用,甚至盲目出口,造成资源的浪费。鉴于天然隐晶质石墨的技术含量和附加值极低,而我国市场需要的高纯超细石墨则多数依赖进口,开展天然隐晶质石墨的提纯新方法尤为紧迫。


      据恒志信网消息:湖南大学最新研制成功天然隐晶质石墨的提纯新方法,解决了现有技术中天然石墨矿,特别是隐晶质石墨提纯技术难度大、成本高、污染大、资源浪费严重的问题,适用于不同品味、不同矿质的天然石墨的提纯,且成本低,环境污染小,低能耗,简单易行,具有广泛的应用前景。


       天然隐晶质石墨的提纯新方法具有如下优点:

       1、新技术所采用的插层剂原料价格低,可循环使用或回收利用。


       2、新技术对石墨结构无明显破坏,也不会产生明显缺陷,对大尺寸鳞片石墨具有保护作用。


       3、新技术所生产的产品多元化(高碳石墨、高纯石墨、石墨烯和石墨烯纳米片) ,可根据市场需求调整产品结构。


       4、新技术可在现有石墨浮边生产线上增添一定工艺设备进行实施,工艺简单,设备要求低,条件温和,成本低。


       5、新技术不使用酸和碱,污染物产生少,对环境友好。


       6、新技术适用于不同的固定碳含量的天然石墨矿,也可用于与辉钼矿的剥离提纯。


       技术指标:原料:高碳隐晶质石墨粉(固定碳含量为43.2% 200目)

       成品:高纯石墨(碳含量99.95% ),石墨回收率72% 。


     【资料描述】

     资料中详细描述了天然隐晶质石墨的提纯新方法、矿浆液调制方法、超声剥离的矿浆液、浮选、提纯等等步骤、以及生产实施例等等。





           纯度≥99.999% 天然石墨高温提纯新技

      

   【石墨高温提纯技术背景

      石墨作为工业原料,尤其在一些特殊行业以及原子能工业、汽车工业、航天技术、生物技术等高新技术工业,不但对石墨的碳含量要求极高,同时也要求在石墨的成分中不能含有过多的微量元素,必须是99.9%以上的高纯度石墨,然而现在一般的天然石墨含碳量均无法满足这些行业对高纯度石墨的要求,目前对天然石墨采取的提纯法仍是利用石墨的耐高温的性能,从而使用高温电热法提高石墨纯度,由于此工艺复杂,需要建设大型电炉,电力资源浪费严重,同时需要不断通入惰性气体,造成成本高昂。尤其重要一点,是当石墨纯度达到99.93%时,己达到极限,无法使石墨的固定碳含量继续提高。目前对于氯气提纯尚未形成工业化生产。


      现有技术存在工艺复杂、对原料的颗粒选择过大等缺点。国内外有采用高温提纯天然鳞片石墨,即将天然石墨装入己石墨化过的石墨士甘塌内进行石墨化提纯,利用石墨士甘锅具有良好的导电、导热以及耐高温特性,石墨灰粉2700度以上高温气化逸出,该方法能将纯度提高至99.99% 以上,但高温石墨纯化存在纯化时间长、工艺流程复杂、要求较高的温度同时严重浪费电力资源,然而化学提纯石墨的方法由于工艺落后,对于小颗粒的石墨不能较好的回收,对环境造成污染,并且纯度亦不能满足市场对产品的需求。

         

     【高纯度天然石墨的提纯新方法 研制成功】

    据恒志信网消息:针对上述现有技术存在的问题中。国内新研制成功一种纯度高、工艺简单、节省电力资源、利于石墨回收的高纯度天然石墨的提纯方法。是采用高温提纯石墨的方法,经过高温反应、化学提纯、洗涤、脱水后获得高纯度的石墨,利用氧化剂、络合剂与天然石墨进行反应,去除原料中杂质,得到微量元素含量低,性能稳定的石墨。新工艺对含碳量>60%的石墨原料进行纯化,得到纯度大于99.9991%,灰粉<1PPM,微量元素<0.5PPM的石墨,具有工艺简单,易于操作,生产效率高,耗电量低,不需要大型的加工设备,节约生产成本。


   【新技术优点

      在石墨提纯工艺中均采用化学提纯或氧化提纯工艺,对于6000目以上的天然石墨则提纯的纯度很难达到99.9以上。


       1、新提纯工艺利用氧化剂和络合剂与天然石墨原料进行化学反应,去除原料中Si02 A1203 MgO CaO P205、CuO 等杂质,从而生产出微量元素含量低,性能稳定的产品。而现有国内石墨提纯工艺中均采用化学提纯或氧化提纯工艺,对于6000目以上的天然石墨则提纯的纯度很难达到99.9以上。


      2、目前国内大多在提纯过程中采用自来水用于石墨的提纯工艺中,由于一般的水质中均含有Ca2+Mg2+、CL-、Si2+等离子物质,不利于去除石墨中本身所含有的Si02 A1203 MgO CaO P205 、CuO等杂质,新技术方案的工艺中采用经过离子交换树脂处理过的不含Ca2+Mg2+、CL-、Si2+等杂质离子的纯水,更好的去除石墨中所含有的Ca2+Mg2+、CL-、Si2+ 等杂质离子,同时可以使石墨中的pH 值达到6.4-6.9 。从而得到纯度高达99.999% 以上,灰粉<1PPM,微量元素<0.5PPM的石墨。
 

      3、新技术方案工艺中将反应釜内的温度加热至85-90℃,可以是石墨与所加入的氢氟酸、盐酸、硝酸和乙二胺四乙酸与石墨中的所含的Ca2+Mg2+、CL-、Si2+等杂质离子能够进行充分的化学反应,通过洗涤、脱水后,去除石墨中含有的Si02 A1203 MgO CaO P205、CuO等杂质,新技术方案中所选用的温度范围,并按照所述的温度范围进行提纯,能够使提纯达到最佳效果。络合剂具有分散、悬浮作用和很强的络合能力,在较小用量甚至极小用量就能达到需要的络合程度,络合剂还能有Ca2+、Mg2+等金属离子发生络合,形成金属络合物,从而达到去除金属离子的目的。


      4、新技术方案工艺中加入的络合剂能是络合剂与石墨中的Ca2+Mg2+等离子发生络合,形成金属络合物,通过洗涤、脱水去除石墨中含有的Si02 A1203 MgO CaO P205、CuO等杂质,技术方案选用合适的络合剂,并按照所述的比例加入进行提纯够进一步提高纯化的效果.


      5、新技术工艺可对粒度为100-10000目,含碳量>60% 的石墨原料进行纯化,得到纯度为99.999% 的石墨成品,具有工艺简单,易于操作,反应时间短,生产效率高,耗电量低,在提纯过程中不需要大型的加工设备,节约生产成本。所得产品可应用于电子工业、国防尖端工业、化学分析工业、核工业、航天工业等高科技领域。


       【高纯度天然石墨的提纯方法】部分摘要


    提纯步骤为:

    步骤一、取含碳量>60% 的石墨400公斤,放入反应釜Ⅰ内,按石墨的重量百分比依次加入30公斤乙二胺四乙酸、50公斤氢氟酸(浓度40%)、2公斤硝酸(浓度98%)。盐酸(浓度30%),后加入100L水,开机搅拌,转速200转/分钟,搅拌时间20分钟;
        

    步骤二、升温反应,开启反应釜上温控装置,使反应釜内的温度升至85℃,反应4小时,反应过程中每隔50分钟搅拌一次,每次搅拌时间3分钟,搅拌速度200转/分钟,反应完成后,再静置3小时,静置完成后排出反应釜内尾气,制得混合料浆A;


    步骤三、将混合料浆A 置入冷却塔Ⅱ内,向冷却塔Ⅱ内注入重量为混合料浆A两倍量的纯水,形成混合料浆A-2,边注水边搅拌,搅拌速度200转/分钟,搅拌至冷却塔II内的温度降至35℃止,完成降温后,打开冷却塔II 的放料阀,将混合料浆A-2 置入洗涤器Ⅲ内;


    步骤四、将混合料浆A-2置入洗涤器Ⅲ中后,向洗涤器Ⅲ中注入纯水,边注水边洗涤,洗涤器Ⅲ的洗涤转速500转/分钟,洗涤至混合料浆A-2 的pH值呈6.4止,后将洗涤器III的转速设置为1000转/分钟,进行离心脱水,脱水至混合料浆A-2的含水量为20%止,停止脱水,制得混合料浆B;


    步骤五、混合料浆B 重新放入反应釜Ⅰ内,按石墨重量百分比加入80公斤硫酸(浓度98%)、40公斤氢氟酸(浓度40%),然后加入纯水100L,搅拌20分钟,搅拌速度为200转/分钟;


    步骤六、第二次升温反应,开启反应釜的温控装置,使反应釜内的温度升至85℃,反应2小时,反应过程中每隔1小时进行一次搅拌,每次搅拌时间3分钟,每次搅拌速度为200转/分钟,反应结束后,关闭电源,打开反应釜I 上的尾气排放阀,将反应釜I内的废气排出,制得混合料浆C;


      步骤七、
步骤八、步骤九、步骤十、步骤十一、步骤十二

         ...............略      详细步骤请见本资料专集


       步骤十三、将脱水后的混合料浆H 送至烘干设备上烘干,烘干温度为150-350 ℃,烘干后的含水量<0.1% ,碳含量为99.9991% -99.9995%,制得产品;

      

     【资料描述

    资料中详细描述了高纯度天然石墨的提纯技术的制备方法、现有技术所存在的问题,性能和优点、实施例等等。

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