炭素制品的生产
由无烟煤等为原料制备炭素制品，一般包括几个步骤： • 石墨化：将焙烧后的炭素制品和电阻料，按一定方法装 入石墨化电炉，通电升温到2500℃，使焙烧后制品的二维乱 层无定形碳转化为三维有序排列的石墨化制品的工艺过程。 其目的是： 提高材料的热、电传导性； 提高材料的热稳定性和化学稳定性； 提高材料的润滑、抗磨性； 排除杂质，提高纯度； 降低硬度，便于进行精密的机械加工。
活性炭的分类
• 1）按外形分：颗粒活性炭（GAC），粉状活性炭(PAC)， 纤维活性炭(FAC)，微球活性炭。 • 2）按使用场合分：气相炭、液相炭等。 • 3）按用途分：溶剂回收炭、气体净化炭、脱色炭、药用 炭、催化剂炭、变压吸附炭、黄金炭、脱硫炭、血液灌流 炭、水处理炭等。 • 4）按制造方法分：物理法炭、化学法炭（包括氯化锌炭、 磷酸炭等）。 • 5）按原料分：木质炭、煤质炭、生物质炭、树脂炭、沥 青炭等。 • 6）按孔径分：微孔炭、中孔炭等。
• 在自然界中，以游离状态存在的碳有三种同素异 构休，即金刚石(等轴晶系结晶) 、石墨(六方晶系 结晶) 和无定形碳(煤、焦炭、木炭等均是无定形 碳)。
• 炭素制品通常指的是炭制品和石墨制品。它 们是由各种以碳元素为主的原料(如无烟煤、 焦炭等)经过一系列加工(主要是煅烧、焙烧 和石墨化等炭化过程)所形成的。 • 这些基础原料在高温炭化过程中发生缩聚、 脱氧等反应，使其结构中的非碳杂原子脱除， 以碳为主的结构逐渐稠环化，从而转变为分 子结构排列较整齐的炭制品及分子结构排列 整齐的人造石墨。 • 炭制品中除碳元素外，还含有微量的氢、氧、 氮等其他元素，而石墨制品几乎只有碳元素。
炭素制品的生产
由无烟煤等为原料制备炭素制品，一般包括几个步骤： • 煅烧：在隔绝空气或很少空气环境下高温处理，除去原 料中的水分(<0.3%)和挥发分(<0.3%)，提高原料的密度、机 械强度和导电性能。 • 配料：将煅烧后的大块原料破碎并筛分成几个粒级，以 便各粒级按一定比例配料，目的是为了提高成品的质量和成 品率。 • 混捏：使配好的多组分骨料、粉料和黏结剂混合均匀， 形成宏观上均一的结构，同时使原料压实，提高其密度，并 具有塑性，便于成型。 • 成型：将混捏好的糊料，压制成所需形状和尺寸，并具 有较高密度的半成品，以篮球进一步的热加工。 • 焙烧：使毛坯中的黏结剂炭化为黏结焦。
活性炭的制造
• 活性炭的制备方法有物理活化法和化学活化法。 物理活化法是将试样先进行炭化，然后直接或经 预氧化后在二氧化碳或水蒸气的气氛下高温反应， 烧蚀部分碳来获得相应的孔结构，其孔隙率与孔 分布取决于内部碳的烧蚀率。目前国内多采用物 理法制备煤基活性炭。 • 煤质活性炭的生产步骤包括：炭化、活化和后处 理。若生产煤质柱状活性炭，在炭化之前还要有 煤炭磨粉、加煤焦油粘结剂搅拌捏合、压力机上 挤条，然后才是炭化等工序。
活性炭的用途
• • • • • • • • • 活性炭在食品工业和饮用水等方面的应用 活性炭在医学领域的应用 活性炭在制药工业上的应用 活性炭在催化剂和催化剂载体方面的应用 活性炭在煤气脱硫上的应用 活性炭在烟道气脱硫脱硝中的应用 活性炭在溶剂回收中的应用 活性炭在污水处理方面的应用 活性炭在呼吸器材上的应用
炭素制品分类
• • • • • • • 根据炭素制品的用途不同，可归纳为以下几类： 导电材料。 结构材料 耐火材料 耐磨和润滑材料 用于铸模和压模，使铸件尺寸精确，表面光滑。 用于核能工业、军工和宇航等特殊用途 特殊用途的新型石墨材料。
生产炭素制品的原料
炭素制品的原料种类较多，通常分为两 类： • 用做骨架材料的固体原料，包括石油焦、 无烟煤、冶金焦、沥青焦、炭黑和针状沥青 焦等。 • 用做黏结剂的流体原料，一般是煤焦油、 蒽油和煤沥青。
炭素制品广泛地用于冶金工业、化学工业、机械 工业、建筑材料和国防尖端工业等各个部门。炭素制 品具有下列独特的优异性能： • 1)耐热性强 在无氧的条件下，它可以在l000℃以 上，甚至高达2000℃的温度下使用，其机械强度比 常温时高，如在室温下，其平均抗张强度为20MPa左 右，而在2500℃时为40MPa以上，这是其他材料难 以比拟的。 • 2)热膨胀性低 如人造石墨的热膨系数为(38)×l0-6／℃或更低，对热冲击有极高的抵抗能力。 • 3)耐腐蚀性好 无论是在有机或无机溶剂中，均不 能溶解。在非强氧化性的酸、碱、盐的溶液中不发生 反应，有良好的稳定性。
煤制活性炭
• 活性炭是一种古老的产品，应用非常广泛。它是指经过一 定工艺处理、内部孔隙发达、具有吸附分子级物质能力的 含碳材料。 • 活性炭巨大的吸附能力主要归功于其发达的内部孔隙。正 是由于内部孔隙的表面提供了吸附质被吸附的场所，因此， 比表面积是活性炭的一项重要指标。根据国际纯粹和应用 化学联合会（IUPAC）在1971年的建议，活性炭的孔隙 可分为微孔（Micropore < 2.0nm）、中孔 （Mesopore2.0～50nm）和大孔（Macropore > 50nm）。 其中微孔提供的比表面积占95%以上，中孔比表面积一般 小于5%，大孔比表面积几乎可以忽略。微孔又常常被进 一步划分为超微孔和次微孔。
炭素制品广泛地用于冶金工业、化学工业、机械 工业、建筑材料和国防尖端工业等各个部门。炭素制 品具有下列独特的优异性能： • 4)导电、导热良好 • 5)密度小、重量经、有自润滑性。 • 6)抗放射线性强 由于对中子吸收较少，减速能很 大。因此，用放射线照射时，碳几乎不发生反应。 • 7)无毒性和无腐蚀性。