การแนะนำและการประยุกต์ใช้ของกราไฟท์เทียม

กราไฟท์สังเคราะห์เป็นผลึกโพลีคริสตัลไลน์ที่คล้ายกับผลึกศาสตร์ มีกราไฟท์สังเคราะห์หลายประเภทและมีกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน
ในความหมายกว้างๆ วัสดุกราไฟต์ทั้งหมดที่ได้หลังจากการคาร์บอไนเซชันของสารอินทรีย์และการสร้างกราไฟต์ที่อุณหภูมิสูงสามารถเรียกโดยรวมว่ากราไฟต์เทียม เช่น ไฟเบอร์คาร์บอน (กราไฟต์) คาร์บอนไพโรไลติก (กราไฟต์) โฟมกราไฟต์ เป็นต้น

ในความหมายที่แคบ กราไฟท์เทียมมักหมายถึงวัสดุแข็งจำนวนมาก เช่น อิเล็กโทรดกราไฟท์ กราไฟท์ไอโซสแตติก ซึ่งผลิตขึ้นด้วยวิธีการผสม การขึ้นรูป การคาร์บอไนเซชัน (เรียกว่าการคั่วในอุตสาหกรรม) และการทำให้เป็นกราไฟต์ โดยมีปริมาณสิ่งเจือปนต่ำของวัตถุดิบถ่าน (ปิโตรเลียมโค้ก แอสฟัลต์โค้ก เป็นต้น) เป็นมวลรวม และมีน้ำมันดินเป็นสารยึดเกาะ
กราไฟท์เทียมมีหลายรูปแบบ เช่น ผง ไฟเบอร์ และบล็อก ในขณะที่กราไฟท์เทียมในความหมายแคบๆ มักจะเป็นบล็อก ซึ่งจำเป็นต้องแปรรูปเป็นรูปร่างบางอย่างเมื่อใช้งาน อาจถือได้ว่าเป็นวัสดุที่มีหลายเฟส เช่น เฟสกราไฟท์ที่เปลี่ยนรูปโดยอนุภาคคาร์บอน เช่น ปิโตรเลียมโค้กหรือแอสฟัลต์โค้ก เฟสกราไฟท์ที่เปลี่ยนรูปโดยสารยึดเกาะดินถ่านหินเคลือบรอบอนุภาค การสะสมของอนุภาคหรือรูพรุนที่เกิดจากสารยึดเกาะดินถ่านหินหลังจากการอบด้วยความร้อน เป็นต้น โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งอุณหภูมิในการอบด้วยความร้อนสูงขึ้น ระดับของการเกิดกราไฟท์ก็จะสูงขึ้น การผลิตกราไฟท์เทียมในอุตสาหกรรม ระดับของการเกิดกราไฟท์มักจะน้อยกว่า 90%

เมื่อเปรียบเทียบกับกราไฟท์ธรรมชาติ กราไฟท์เทียมจะมีการถ่ายเทความร้อนและการนำไฟฟ้าที่อ่อนแอ ความลื่นไหลและความสามารถในการขึ้นรูป แต่กราไฟท์เทียมยังมีความทนทานต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน และมีค่าการซึมผ่านต่ำกว่ากราไฟท์ธรรมชาติอีกด้วย

วัตถุดิบในการผลิตกราไฟท์เทียม ได้แก่ ปิโตรเลียมโค้ก ถ่านโค้กเข็ม ถ่านโค้กแอสฟัลต์ ถ่านหิน ไมโครสเฟียร์คาร์บอน ฯลฯ ผลิตภัณฑ์ปลายน้ำ ได้แก่ อิเล็กโทรดกราไฟท์ ขั้วบวกอบล่วงหน้า กราไฟท์ไอโซสแตติก กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูง กราไฟท์นิวเคลียร์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และอื่นๆ อีกมากมาย

การประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์กราไฟท์เทียมสะท้อนให้เห็นในด้านต่อไปนี้เป็นหลัก:

1. อิเล็กโทรดกราไฟต์: อิเล็กโทรดกราไฟต์ผลิตขึ้นโดยการเผา การผสม การอัด การคั่ว การอัด และการกลึง โดยใช้ปิโตรเลียมโค้กและโค้กเข็มเป็นวัตถุดิบ อิเล็กโทรดกราไฟต์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเหล็กเตาไฟฟ้า ซิลิกอนในอุตสาหกรรม ฟอสฟอรัสเหลือง และอุปกรณ์อื่นๆ โดยปล่อยพลังงานไฟฟ้าในรูปแบบของอาร์กเพื่อให้ความร้อนและหลอมประจุไฟฟ้า

2. ขั้วบวกแบบอบล่วงหน้า: ทำจากปิโตรเลียมโค้กเป็นวัตถุดิบและกากถ่านหินเป็นสารยึดเกาะผ่านกระบวนการเผา การผสม การอัด การคั่ว การชุบ การสร้างกราไฟต์ และการกลึง โดยทั่วไปใช้เป็นขั้วบวกตัวนำของอุปกรณ์อะลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์

3. ตลับลูกปืน แหวนปิดผนึก: ลำเลียงอุปกรณ์สื่อกัดกร่อน ใช้กราไฟท์เทียมที่ทำจากแหวนลูกสูบ แหวนปิดผนึก และตลับลูกปืน กันอย่างแพร่หลาย ทำงานโดยไม่ต้องเติมน้ำมันหล่อลื่น

4. ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน คลาสตัวกรอง: กราไฟต์เทียมมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อน นำความร้อนได้ดี และซึมผ่านได้ต่ำ ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีเพื่อผลิตตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ถังปฏิกิริยา ตัวดูดซับ ตัวกรอง และอุปกรณ์อื่นๆ

5. กราไฟท์พิเศษ: ที่ใช้ปิโตรเลียมโค้กคุณภาพสูงเป็นวัตถุดิบ กากถ่านหินหรือเรซินสังเคราะห์เป็นสารยึดเกาะ โดยใช้ในการเตรียมวัตถุดิบ การแบ่งชุด การนวด การกด การบด การผสม การนวด การขึ้นรูป การคั่วหลายครั้ง การเจาะหลายครั้ง การทำให้บริสุทธิ์ และการสร้างกราไฟท์ การกลึงและการผลิต ซึ่งโดยทั่วไปรวมถึงกราไฟท์แบบไอโซสแตติก กราไฟท์นิวเคลียร์ กราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ใช้ในภาคอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อิเล็กทรอนิกส์ และนิวเคลียร์