Da det er et eftertragtet-valg i den høje-industri, kan styrken af grafit med høj-renhed ikke undervurderes. Med sine fremragende selv-smøringsegenskaber, høj styrke, gode elektriske ledningsevne, modstandsdygtighed over for syre og alkali, korrosionsbestandighed, høj temperaturbestandighed, lille ekspansionskoefficient, fremragende kemiske stabilitet, høje tætningsevne og ensartede og tætte struktur, etablerer den sig solidt i industrier som elektrisk, metallurgi, nationalt forsvar og rumfart, energi og kemiteknik. Desuden har den en kerneposition inden for nye områder såsom tredje-generations halvledere, nuklear industri og fotovoltaik og kan betragtes som en "nøgledel" i den teknologiske udvikling.
To fødselsveje: den naturlige og den kunstige "rensningsvej"
Grafit med høj-renhed kan klassificeres i naturlig grafit med høj-renhed og kunstig grafit med høj-renhed baseret på råmaterialerne og tilberedningsmetoderne. Naturlig grafit med høj-renhed er meget udbredt inden for forskellige områder på grund af dets fremragende elektriske ledningsevne og varmeoverførselsegenskaber, såsom i ildfaste materialer, anti-rustbelægninger, kulelektroder, generatorer, smøremidler og beskyttende materialer i nuklearindustrien. På den anden side anvendes kunstig grafit med høj-renhed i for-bagte anoder, specialgrafit og atomindustrien på grund af dens ensartede morfologi og partikelstørrelsesfordeling.
Fremstillingen af høj-ren grafit fra naturlig grafit involverer ofte først at bruge flotationsmetoden til indledningsvis at oprense grafitmalmen, derefter at bruge alkali-syremetoden eller hydrogenfluoridmetoden til yderligere at oprense flotationskoncentratet og til sidst opnå høj-renhed grafitprodukter gennem høj-højtemperatur{4}metoder{4}metoder. Men kunstig grafit med høj-renhed opnås generelt ved først at behandle råmaterialerne og derefter placere dem i en specialdesignet høj-temperaturreaktionsovn til grafitisering og oprensning. Hovedprocessen er at bruge ovnens ekstremt høje temperatur til at grafitisere petroleumskoks og asfaltkoks og indføre halogengasser for at reagere med urenheder, hvilket får dem til at fordampe og fordampe, hvorved der opnås grafit med høj-renhed.
Uanset om det er produktion af høj-ren naturlig grafit eller kunstig grafit med høj-renhed, stilles der strenge krav til kvaliteten af råvarer. For at opfylde kravene til grafit med høj-renhed fra naturlig grafit er det kun høj-temperaturmetoden, der kan opfylde produktionsbehovene. Høj-temperaturmetoden har dog et højt energiforbrug og høje krav til udstyr, så den har også visse krav til kvaliteten af råvarer. Normalt bruger den grafitprodukter med en renhed på 99 % opnået gennem andre oprensningsmetoder til oprensning, hvilket i sidste ende når kravet om 99,99 % høj{10}ren grafit. Til kunstig grafit med høj-renhed vælges ofte-højkvalitets petroleumskoks og asfaltkoks til produktion. Askeindholdet i petroleumskoks bør være mindre end 0,5 %, og normalt anvendes kun petroleumskoks med lavt-svovlindhold til produktionen. Derfor er svovlindholdet i petroleumskoks under 0,5 %.
"Shining Bright in the High-End Field": The Application of High-Purity Graphite
De industrier, der bruger høj-ren grafit som råmateriale, fokuserer hovedsageligt på høj-teknologiske områder såsom halvledermaterialer, fotovoltaik, grafen og nuklear grafit.
Tredje-generations halvledermaterialer
I halvlederindustrien anvendes grafitprodukter i vid udstrækning i høj-temperaturvarmebehandlingsudstyr såsom krystalvækstovne, karboniseringsovne og grafitiseringsovne. De høj-rene grafitprodukter, der anvendes i tredje-generations halvledersiliciumcarbid, omfatter grafitdigler til krystalvækst, grafitvarmere og grafitpulver osv. Renheden af disse produkter spiller en afgørende rolle for kvaliteten af siliciumcarbidkrystaller.
På nuværende tidspunkt bruger de fleste virksomheder den fysiske damptransportmetode, når de fremstiller enkeltkrystaller af siliciumcarbid. I denne metode placeres siliciumcarbidpulveret i bunden af grafitdigelen, og siliciumcarbidpodekrystallen placeres i toppen af grafitdiglen. Derefter opvarmes grafitdigelen, indtil siliciumcarbiden når sin sublimeringstemperatur. Efterfølgende nedbrydes siliciumcarbidpulveret gradvist til gasformige stoffer som Si-damp, Si2C og SiC2. Disse stoffer vil gradvist sublimere til toppen af digelen under den aksiale temperaturgradient og kondensere på overfladen af SiC podekrystallen i toppen af digelen, hvorved der opnås siliciumcarbid-enkeltkrystaller.
Nuklear grafit
Nuklear-grafit med høj-renhed er et meget brugt materiale inden for atomkraftteknik. Nukleare -grafitmaterialer anvendes i kernen af
høj-temperaturgas-kølede reaktorer, såsom rør, brændselselementer og støttekomponenter.
Nuklear-grafit skal være grafit af høj-renhed. Grafit med høj-renhed består hovedsageligt af tilslag, bindemidler og imprægneringsmidler. Tilslagene består hovedsageligt af nåle-formet petroleumskoks og asfaltkoks. Nuklear-kvalitets høj-grafit har relativt strenge krav til kontrol med sporstoffer. Under en lufttæt tilstand gennemgår den langvarig-høj-temperaturkalcinering for at rense, fjerne urenheder og reducere indholdet af sporstoffer såsom halogener og lav-smeltepunkt-metaller. Karboniseringsstøbningen af nuklear-grafit med høj-renhed anvender den isostatiske presseproces. Materialet anbringes i en elastisk kropsform, forsegles tæt, og derefter fjernes luften for at opretholde et vakuummiljø. Formen placeres i den isostatiske hydrauliske cylinder, og den isotropiske væske udøver det samme tryk på formen og overfører trykket til kulstofmaterialet, hvilket får råmaterialet til at blive tæt.
Fotovoltaisk felt
I solcelleindustrien, især som elektrodemateriale til solceller, har grafit omfattende anvendelser. Dens fremragende ledningsevne og kemiske stabilitet gør det til et ideelt materiale til fremstilling af solcellers elektroder. Ydermere er pull-type siliciumenkeltkrystalvækstovnen det vigtigste udstyr til fremstilling af siliciumenkeltkrystalmaterialer. Varmesystemet i enkeltkrystalovnen omfatter hovedsageligt grafitvarmere med høj-renhed, kvartsdigler, grafitdigler og isoleringsmaterialer osv. Ved at anvende jævnstrømselektricitet til grafitvarmeren tilføres en termisk kilde til at smelte det polykrystallinske siliciumråmateriale. Varmerens effekt kan justeres gennem strømforsyningens spænding eller strøm. Varmen, der frigives af varmelegemet, er isoleret af isoleringssystemet, som kan danne et termisk feltmiljø, der er egnet til vækst af siliciumenkeltkrystaller.
Grafen
Grafen er i øjeblikket det tyndeste nanomateriale i verden, med høj kemisk stabilitet og termisk stabilitet samt fremragende mekaniske og elektriske egenskaber. Det har brede anvendelsesmuligheder. Det vigtigste råmateriale til fremstilling af grafen er grafit med høj-renhed.
Andre
Inden for det mere udfordrende rumfartsområde præsterer grafit med høj-renhed stadig exceptionelt godt. Det bruges i dysehalsforing af raketmotorhaler, neutronmoderatoren i atomreaktorer, varmeisolering og varme-materialer fra missiler, og selv radioforbindelsen og ledende strukturelle materialer på kunstige satellitter har alle tilstedeværelsen af høj-ren grafit.
