◇ 天然石墨及其加工
我國富有資源,無論鱗片石墨還是微晶石墨,上蒼都特別垂青中華大地。
鱗片與微晶,成礦機理不同,理化性能有異,相應(yīng)用途有所不同。例如制造柔性石墨只能用鱗片石墨,而用于鋰離子電池負(fù)極則微晶石墨為優(yōu)。
不加工不成材。
目前我國石墨資源的加工,主要還只是一般的選礦、粉碎、提純、分級,深加工的比例不高?,F(xiàn)有深加工一類是國內(nèi)外已開發(fā)的以天然石墨為主產(chǎn)品,如柔性石墨、石墨乳等,在國際市場中份額與資源不成比例;一類是在(外國)客戶的不明用途的需求下加工的不同純度的微細(xì)粉,屬于初步深加工,外商進一步加工后得到高效益,相當(dāng)多的再返銷,比如堿性電池正極材料。
◇ 深加工要有目標(biāo),即用途(用戶),有了用途才有技術(shù)指標(biāo)及深加工技術(shù)(工藝)。
目標(biāo)(用途)大致兩類,一類是以天然石墨為主體材料的產(chǎn)品,如下述的柔性石墨的新發(fā)展及正在研制的鋰離子電池負(fù)極材料。另一類是發(fā)展中的新材料的石墨添加劑,主要是對高分子材料。
深加工的技術(shù)方向,大致是:
純度,通常是高的純度要求,如電池用石墨。
粒度,往往是要微細(xì)粉,但柔性石墨要大鱗片。形狀,指單個微粉顆粒的形狀,要求低比表面積的(如鋰離子電池負(fù)極)希望近球狀,要求高比表面積的(如某些添加劑)就不希望球狀。
表面狀態(tài),有的要求石墨加工時就具有一定表面狀態(tài),如電池材料。有些則只能在用戶使用時對表面處理,如高分子的添加劑,相應(yīng)會對形狀等有要求。
對以石墨為主體原料的材料還有加工技術(shù)、新材料的開發(fā)等。
下面就幾則具體用途討論深加工問題。
◇ 柔性石墨的新發(fā)展
○ 高檔柔性石墨密封材料:核用(低硫、無硫、高純),緩蝕,注射填料等(八五攻關(guān)成果)。主要在可膨脹石墨的制造技術(shù)一發(fā)展了一些新技術(shù)。
○ 高分子、纖維復(fù)合柔性石墨密封材料,新材料,前景很好,國內(nèi)還未見批量生產(chǎn)報導(dǎo)。比柔性石墨成本、價格大大降低。主要在復(fù)合及成型技術(shù)上。
○ 燃料電池柔性石墨雙極板,UCAR十年柔性石墨年產(chǎn)增加十倍的根據(jù),其用量超過密封用柔性石墨。主要是解決其強度、導(dǎo)電性、不透性技術(shù)及成型技術(shù)上。
○ 柔性石墨換熱器,代替人造石墨換熱器。主要成型技術(shù)。
○ 膨脹石墨吸附材料,環(huán)保、醫(yī)藥。主要為成型技術(shù)。
○ 柔性石墨新發(fā)展對石墨原料加工技術(shù)要求:提高大片率的技術(shù);降低粒粒度制造可膨脹石墨的新技術(shù)。
◇ 電池用石墨微粉
○ 堿性電池正極材料:國內(nèi)電池產(chǎn)量200億只左右,大部分一次電池,堿性電池比例國外達到一個新的水平40-60%,國內(nèi)蒙古20%以下。以石墨代替碳黑,大大提高電化學(xué)性狀,增大電池容量,國內(nèi)需求數(shù)千噸,國際數(shù)萬噸。提高提高純度技術(shù),微粉技術(shù),雜質(zhì)控制技術(shù)。
○ 鋰離子電池負(fù)極材料:國內(nèi)產(chǎn)量億只,國際上十億只左右,發(fā)展迅速。負(fù)極材料需求目前~5000噸,幾年內(nèi)將成倍。用天然石墨替代MCMB等人工石墨,性能相當(dāng),成本大大下降。提純技術(shù),微粉技術(shù),微粉整形技術(shù),正確處理技術(shù)。
◇ 高分子材料添加劑石墨微粉
聚丙烯結(jié)構(gòu)件、換熱器,添加石墨量子數(shù)20-40%,正在推廣中,聚丙烯年產(chǎn)數(shù)十萬噸。
導(dǎo)電塑料,新發(fā)展材料,防靜電,抗電磁干擾。
石墨微粉技術(shù),整形及表面處理技術(shù)。
◇ 軍工用石墨材料,主要隱身材料,對石墨原料的純度及粒度相關(guān)技術(shù)。