最全天然石墨简介及应用领域介绍，你了解多少？

钢材冶炼工业所进行的革新，常常是隐匿在了那些看上去平平常常的耐火砖块当中。在过去的二十年时间以内，有着两种碳复合耐火材料暗地里改变了钢铁产品生产制造的整体局势。

镁碳砖的崛起

在上世纪70年代的时候，日本钢铁企业率先于水冷却电弧炉当中采用了镁碳砖，这种材料把氧化镁的高耐火性能以及石墨优异的导热性结合在了一起，从而使其炼钢炉衬寿命得到显著提升，到90年代时，中国各大钢厂纷纷引进了这项技术，宝钢在1998年把其转炉衬里全部更换成了镁碳砖之后，炉龄从800炉次提升到了12000炉次以上。

成功推广镁碳砖，得益于其所具备的独特结构设计，材料里的石墨形成连续网络，能有效阻隔钢水渗透，还添加了金属抗氧化剂，解决了高温下石墨易氧化的问题，当前全球每年镁碳砖产量超过300万吨，中国占全球产量65%以上，主要产自辽宁营口、河南新密等耐火材料基地。

铝碳砖的应用扩展

更苛刻的要求，是连续铸造工艺对耐火材料所提出的，铝碳砖正是在这种需求状况之下发展而来的，这种材料主要通过氧化铝以及石墨作为原料，特别适宜用于制作长水口还有浸入式水口等连铸关键部件，首钢在2003年全面采用铝碳质浸入式水口以后，连铸效率得到了30%的提升。

铝碳砖有优势，其热震稳定性优异，在连铸过程中，材料要承受1600℃高温钢水的剧烈冲刷，传统耐火材料容易出现裂纹，铝碳砖中的石墨组分能有效吸收热应力，确保连铸过程持续稳定进行，目前全球连铸用铝碳砖市场规模已达每年50亿元。

石墨坩埚的演变

石墨坩埚是最为传统的石墨制品，它如今依旧于金属熔炼领域发挥着重要作用，现代的石墨坩埚采用的是高纯天然的鳞片石墨，其是经由等静压成型工艺制造而成，它的使用寿命相对传统粘土坩埚提高了5倍还要多，山东青岛有一家耐火材料公司所生产的石墨坩埚，单次熔炼铝合金能够达到500公斤。

这些坩埚耐用，是因为石墨有独特物理特性，其热膨胀系数是2×10⁻⁶/℃，在急冷急热状况下不容易破裂，并且石墨和大多数金属熔体不浸润，这确保了熔炼金属的纯度，当下全球石墨坩埚年产量大概是20万吨，其中70%用于有色金属冶炼行业。

核能用石墨材料

在核能范畴之内，石墨担当着无法被替代的角色，身为核反应堆的减速材料，石墨要同时达成高熔点、耐辐射以及化学稳定等诸多严苛要求，英国第一代镁诺克斯反应堆运用了将近3000吨高纯石墨当作慢化剂，其运行寿命超出30年 。

核级石墨制备工艺复杂至极，要采用纯度超99.99%的高纯天然石墨，历经三次高温提纯处理，把杂质元素含量把控在5ppm以下，中国于2018年成功自主研发核级石墨，打破了国外技术垄断，为华龙一号核电机组提供了关键材料保障。

石墨在电池中的应用

锂离子电池得以普及，进而推动了石墨负极材料的快速发展，自1991年索尼首次将锂电商业化起始，天然鳞片石墨便成为负极的首选材料，如今全球每年用于锂电池的石墨数量超过40万吨，中国江西宜春以及黑龙江鸡西是主要生产基地。

石墨负极制备工艺持续革新，研究人员发觉，借助控制石墨颗粒球化过程，能够优化其孔隙结构，提升电池倍率性能；某高校实验室运用新型磨机设备，让石墨负极首次充放电效率从91%升至95%，且电池循环寿命延长了200次 。

高导热石墨材料

功率密度在电子设备那里持续不断地提升着，高导热石墨材料于散热范畴变成了新的备受青睐之物，经由聚酰亚胺薄膜借助高温石墨化而制得的人工石墨膜，其导热系数能够达到1500W/m·K，这是铜导热系数的4倍，华为在2019年推出的5G手机采用了此种石墨膜散热方案 。

通过轧制工艺可把天然石墨制成高性能导热材料，这种工艺保留了石墨天然晶体结构，其纵向导热系数超过500W/m·K，在确保设备在极端温度环境下稳定工作的航空航天领域，这类材料用于卫星仪器的热管理。

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