天然石墨深加工技术

(1.清华大学材料科学与工程系；北京100084；2.内蒙古包头市晶源石墨有限公司014030)

该项目是清华大学材料科学与工程系与包头晶源石墨股份有限公司经过四年的精心研发，在“十五”期间将“863”项目与“十五”项目、产学研相结合，共同开发的技术成果。

一、内容介绍

(1)优质可膨胀石墨的工业化生产技术

优质可膨胀石墨是生产优质柔性石墨的原料。本项目开发并试制了以环境友好的过氧化氢为氧化剂的化学法制备高品质可膨胀石墨技术。膨胀体积≥160 mL/g，膨胀后硫含量≤ 800× 10-6。目前还没有类似的技术报道，我国已经申请了发明专利(专利申请号:200410090866.2“用硫酸过氧化氢制造低硫可膨胀石墨的方法”)。根据该技术，包头晶源石墨公司按照重点规划(见P527)完成了年产2000 t优质可膨胀石墨生产线的改造。

(2)多孔石墨的制备技术和产品

多孔石墨(膨胀石墨)对油具有超高的吸附能力，可以有效控制水中的油污染。是清华大学国际领先的研究成果，疏松膨胀石墨对重油的吸附能力≥ 80 g/g，开发了用膨胀石墨制备低密度多孔石墨板的技术和产品，并申报了发明专利(申请号:200410037978.1，一种制备和回收污染吸附剂的方法)。对于密度为0.02 ~ 0.08g/cm3的低密度板材，在水润滑油体系中，90%以上的被吸附物质为润滑油，吸附容量≥ 10g/g..对印染废水中的COD污染也有很好的去除效果。已用于轧钢厂含油冷却水和毛纺厂污水的处理。多孔石墨是为高能电池石墨市场开发的，包头晶源石墨公司据此将研究任务书提出的建设50t/a多孔石墨中试线指标扩大为300t/a生产线(见P528)。

(3)高纯石墨微粉生产技术。

高纯石墨微粉是高能电池石墨和核石墨的重要原料。本项目开发了高纯石墨微粉的工业化生产技术。以含碳量为92% ~ 94%的中碳石墨为原料，用熔融碱和复合酸浸泡将(c)提纯至≥99.9的高纯石墨，再用气流粉碎技术制成d50 = 8 ~ 20μ m的微粉。研制了氮化硅陶瓷叶轮分级机，可防止金属污染。杂质小于50×10-6 Fe，2×10-6 Cr，5×10-6 Ni，3×10-6 Cu和1× 6 Mo。清华大学已获得实用新型专利(ZL200420084694.3)“一种用于高纯粉体分级的氮化硅陶瓷分级刀片”，包头晶源公司已申请发明专利:申请号(200410009068.2)“高纯细粉鳞片石墨加工工艺及系统”。根据市场需求，对原有300t/a生产线进行指标扩建，建设1500t/a高纯石墨细粉生产线。

(4)柔性石墨双极板的制备技术

以包头水晶石墨公司的优质可膨胀石墨为原料，制成高膨胀率的膨胀石墨，直接成型为柔性石墨双极板。电导率≥105S/m，热导率≥100 w/(m·k)，透气性≤10-6μm2，均优于人造石墨加工的双极板。北京飞驰绿色能源动力科技有限公司的质子交换膜燃料电池已运行超过100 h，性能与进口人造石墨双极电池相同。该技术已申请发明专利并获得授权(专利号ZL200410008461。x)“柔性石墨双极板的制备方法”。

二、推广应用

本项目技术成果的产业化部分取得了明显的经济效益和社会效益。包头京源公司依托项目成果产业化，在2001至2003年期间，产值增长55%，利税增长68%。国内高能电池厂使用的石墨微粉已由进口改为由Crystal公司供应。晶源公司高纯石墨微粉具有国际电池石墨一流的技术指标，80%以上的优质可膨胀石墨出口。晶源公司与全球最大的电池生产集团金霸王以及瑞士Temico公司、法国罗兰公司、SGL跨国集团建立了良好的业务合作，市场将进一步扩大。同时，晶源公司于2003年2月获得包头稀土新兴产业开发区“高新技术产业化突出贡献奖”。

三。识别、奖励和专利

该项目已申请发明专利4项，其中已授权1项，已申请和授权实用新型专利1项，在天然石墨深加工领域取得了一批具有自主知识产权的国际领先或先进的科技成果。项目期间，* * *发表论文20余篇，其中8篇被SCI收录。