Способ получения расширенного графита

 

Использование: получение прокладок, уплотнителей, нагревателей. Сущность изобретения: порошок природного графита обрабатывают смесью, содержащей, мас. %: К₂Cr₂O₇ - 2-4, КHSO₄ - 1-2, Н₂SO₄ - остальное, выдерживают при перемешивании, осадок отфильтровывают, промывают, сушат на воздухе, термообрабатывают в инертной среде при 700-1000^oC, отжигают на воздухе при 500^oC. Выход расширенного графита 90 мас.%, прессованные прокладки эластичны и долговечны при высоких температурах и в агрессивных средах.

Изобретение относится к получению расширенного графита и предназначено для изготовления различных прокладочных и уплотнительных материалов, используемых в химической и других отраслях промышленности. Ленточные материалы из расширенного графита находят широкое применение в качестве нагревателей.

Известен ряд способов получения расширенного графита путем обработки порошка природного графита смесью серной кислоты и различных окислителей - азотной кислоты, персульфата аммония, перманганата калия, бихромата калия и др. с последующей промывкой водой, сушкой и нагреванием окисленного графитового порошка при высокой температуре. [1-4] Наиболее близким к изобретению является способ получения расширенного графита [4] при котором графитовый порошок обрабатывают смесью серной кислоты и бихромата калия в количестве 2-4% от массы кислоты, промывают его водой, сушат, нагревают до 100-150^oC в воздушной среде в течение 2-4 ч, затем засыпают в мешок из углеродной ткани и термообрабатывают при 700-1000^oC в пламени газовой горелки в течение 1-2 мин. Этот способ позволяет организовать процесс в промышленном масштабе.

Недостатком известного способа является невысокий выход целевого продукта, а также низкие эксплуатационные характеристики изделий, изготовленных из расширенного графита.

Сущность изобретения состоит в том, что графитовый порошок подвергают химической обработке смесью серной кислоты, бихромата калия и бисульфата калия при следующем соотношении компонентов, мас. К₂Cr₂O₇ - 2-4% КНSO₄ 1-2% и Н₂SO₄ остальное. Затем осуществляют промывку окисленного графита водой, сушат на воздухе, проводят термообработку при температуре 700-1000^oC, после чего расширенный графитовый порошок отжигают на воздухе. Реализация способа по изобретению позволяет обеспечить безопасное проведение процесса, повышает выход расширенного графита и улучшает конструкционные характеристики изделий, получаемых из порошка расширенного графита путем прессования и прокатки.

Сущность данного способа поясняется следующим примером. Порошок природного графита в количестве 500 г загружают в емкость, заливают заранее приготовленной смесью 1,5% КНSO₄ + 2% K₂Cr₂O₇ + 96,5% H₂SO₄ в количестве 2500 г/≈5 см³ на 1 г графита) и выдерживают при слабом перемешивании 30 мин при нормальной температуре. Затем пульпу отфильтровывают на нутфильтре, осадок промывают водой до рН≈7. Окисленный графит сушат на воздухе при нормальной температуре, далее интеркалированный графит термообрабатывают в инертной среде (азот) при температуре 900^oC на плазмотроне, собирая порошок расширенного графита в бункере. После этого расширенный графит отжигают на воздухе при температуре 500^oC и перегружают в контейнер. Выход порошка расширенного графита составляет 90% от массы загруженного в начале процесса порошка природного графита.

Аналогичные результаты имеют место при химической обработке смесью, содержащей КНSO₄ в количестве 1% и 2 мас. Введение КНSO₄ в количестве менее 1 мас. приводит к повышению взрывоопасности процесса и ухудшению конструкционных и эксплуатационных характеристик изделий из расширенного графита. Увеличение содержания КНSO₄ свыше 2 мас. нецелесообразно ввиду того, что при этом происходит более значительное расширение порошка в процессе окисления и чрезмерное загустение пульпы, связанное с техническими трудностями при промывке.

Прессованные прокладки (метод холодного прессования без добавок и связующего) и изделия из прокатанной через валки ленты из расширенного графита обладают высокой эластичностью и показывают хорошие эксплуатационные характеристики при повышенных температурах, обеспечивая длительный ресурс работы.

Изобретение обеспечивает высокий выход целевого продукта при безопасном ведении процесса и улучшает конструкционные и эксплуатационные характеристики изделий в процессах их применения при повышенных температурах в агрессивных химических средах.

Формула изобретения

Способ получения расширенного графита, включающий химическую обработку графитового порошка смесью серной кислоты и бихромата калия, промывку обработанного порошка водой, его сушку и последующую термообработку, отличающийся тем, что в указанную смесь дополнительно вводят бисульфат калия и ее компоненты берут в следующем количестве, мас.

K₂Cr₂O₇ 2 4 KHSO₄ 1 2 H₂SO₄ Остальное термообработку ведут при 700 1000^oС в инертной среде, после чего полученный продукт отжигают на воздухе.