Человек не может все время быть сильным. Надо быть сильным тогда, когда этого требуют обстоятельства.


Джон Маршалл


Главная Теория графитирования 
Теория графитирования

Теория графитирования

Теория получения графита из различных материалов.

 

Различные угли по своему строению представляют по существу кристаллы графита, которые различаются лишь по величине.

Главной составной частью углей являются высокодисперсные кристаллы графита, а меньшую часть составляют примеси (нехарактерные составные части), соединения углерода и неорганические вещества. Тела, имеющие такую структуру, при нагревании претерпевают перекристаллизацию, что ведет к укрупнению кристаллов.

Графитизация сводится к изменению структуры углей при нагревании. В то же время углеродистый материал подвергается и термической рафинировке – испарению металлов и их окислов, являющихся загрязняющими материал зольными примесями. При нагреве углеродистых материалов выше 2200°С все примеси, содержащиеся в них, могут быть удалены, причем продолжительность рафинирования не имеет практического значения.

Одновременно с испарением примесей может происходить укрупнение кристаллов. При этом не исключена возможность образования графита в результате разложения карбидов, образовавшихся при более низких интервалах температур.

Таким образом, в результате нагревания образуются:

а) из обыкновенных углеродистых материалов искусственные графиты.

б) из графитов с неявно выраженной кристаллической структурой— графиты с явно выраженной кристаллической структурой, причем в обоих случаях наблюдается изменение свойств (снижение удельного электрического сопротивления, снижение зольности и др.).

Протекающая совместно с графитацией термическая рафинировка углеродистых материалов дает возможность не только обеззоливания материала в электрических печах, но и допускает контроль температуры внутри печи путем оценки содержания золы в пробах углеродистой пересыпки в графитируемых электродах.

Замечено, что угли графитируются не одинаково и дают продукты с различными свойствами.

Легко графитируемые угли (коксы и антрациты) претерпевают этот переход около 2000° С с последующим замедлением темпа в изменении свойств, блестящие угли (ретортный уголь) — около 2200°, древесные угли — около 2500°, а сажа не обнаруживает графитации даже при температуре 2700° С.

По тем же данным, характер образующегося графита, также сильно зависит от дисперсной структуры исходного угля. Так, например, коксы, причисляемые к легко графитируемым материалам, образуют жесткие графиты; то же относится и к скрытокристаллическим природным графитам.

Причина этого лежит в том, что слагающие их кристаллиты развиты по трем направлениям гораздо изометричнее, чем это имеет место в скользких и жирных графитах, где кристаллиты расположены базисом в параллельных плоскостях. Блестящие угли дают более мягкие продукты благодаря большей степени рекристаллизации.

Продукты графитации некоторых антрацитов скользки и жирны на ощупь, серебристы на вид и вообще похожи на натуральные явно-кристаллические графиты.

Эта особенность обусловлена высокой ориентацией кристаллитов, которые расположены параллельно плоскостям сланцеватости антрацитов. При рекристаллизации кристаллы укрупняются, но их согласная ориентировка не нарушается.

На основании всего сказанного следует, что причина различного поведения углей при графитировании заключается в дисперсности структуры, но не в их химическом составе. Плотные угли графитируются лучше — и тем лучше, чем угли плотнее, однако продукты графитации углей обладают настолько различными свойствами, что располагать их в один ряд нельзя.

Каждый структурный тип должен быть рассмотрен отдельно, так как поведение углей при графитировании не может быть объяснено лишь плотностью их структуры; здесь влияние оказывают также и условия соприкосновения кристаллитов графита, слагающих уголь, и их взаимное расположение.

Угли должны быть классифицированы по характеру их дисперсной структуры, их поведению при графитации и характеру получаемых продуктов термообработки. Хлопьеобразная структура — сажи, дымы, пыли, продукты обугливания и др. — не графитируется (условия соприкосновения кристаллитов неблагоприятны).

Тонкопленочная структура — растительные и животные угли — графитируется с трудом, давая жесткие продукты (высокая дисперсность кристаллитов и малые размеры пленок). Плотнокристаллическая структура — продукты контактного разложения газообразных соединений углерода на накаленных поверхностях—блестящие угли, ретортный уголь—графитируется легко, дает мягкие и жирные на ощупь продукты.

Пенообразная структура — обугливание полужидких масс органических соединений— коксы в узком смысле — графитируется легко, давая жесткие и твердые продукты (ввиду беспорядочного расположения кристаллов).

Слоистокристаллическая и слоистодисперсная структура — минеральные угли и скрытокристаллические графиты — материалы, отвечающие первой структуре, — благоприятно графитируется, продукты жирны на ощупь, напоминая натуральные чешуйчатые графиты; материалы последней структуры занимают среднее место между блестящими углями и коксами; получаемые продукты жестки и тверды.

AddThis Social Bookmark Button