گرافیت یک آلوتروپ از کربن است که از لایه هایی از اتم های کربن تشکیل شده است. این لایه ها می توانند به راحتی روی یکدیگر بلغزند. و این امر آن را به یک ماده معدنی بسیار نرم تبدیل کرده است. گرافیت رنگی خاکستری تیره و درخششی فلزی دارد.

گرافیت چیست؟روانکاری سطح قالب های آهنگری-استفاده از گرافیت در تولید فولاد و مواد نسوز

گرافیت الکتریسیته را به راحتی هدایت می کند زیرا بین لایه های اتم های کربن الکترون وجود دارد. در فشارها و دماهای خیلی بالا، گرافیت به الماس تبدیل می شود. این فرآیند در واقع نحوه تولید الماس مصنوعی است.

از گرافیت به دلیل داشتن خاصیت رسانایی الکتریکی بالا، در ساخت الکترودهای کوره های قوس الکتریکی. باتری ها و صفحات خورشیدی استفاده می شود. برخی دیگر از کاربردها شامل استفاده در ساخت مداد (به همین دلیل به عنوان “مغز مداد” نیز شناخته می شود)، و روان کننده ها است. گرافیت برای اولین بار در عصر نوسنگی به عنوان رنگ استفاده شد. از زمان کشف آن در انگلستان در حدود سال 1565 میلادی، استفاده از گرافیت افزایش یافته است.

در سال 2019، کل حجم تولید گرافیت در سراسر جهان 1.1 میلیون تن تخمین زده شده است. با اینکه چین بزرگترین تولید کننده گرافیت در جهان است. ذخایر گرافیت این کشور از لحاظ مقدار دوم است. ترکیه بیشترین حجم ذخایر گرافیت در جهان را دارد. در سال 2019، ترکیه تقریباً 90 میلیون تن ذخایر گرافیت طبیعی دارد. ارزش بازار جهانی گرافیت در سال 2020 برابر 19.91 میلیارد دلار بوده است. و پیش بینی می شود این مقدار در سال 2025 به 27.03 میلیارد دلار برسد.

خواص گرافیت

  • بالاترین مقاومت طبیعی و سختی
  • ضدزنگ و مقاوم در برابر حرارت
  • روانکاری طبیعی بالا
  • مقاومت حرارت بالا تا 2500 درجه سانتی گراد
  • رسانای الکتریکی و حرارتی
  • ثبات شیمیایی
  • بازدارنده تابش (اشعه)
  • اصطکاک کم
  • مقاومت فشاری بالا

کاربردهای گرافیت طبیعی

از گرافیت طبیعی بیشتر در ساخت وسایل نسوز، باتری ها. فولادسازی، گرافیت منبسط شده، آستر ترمزها، رویه نسوز قالب های ریخته گری. و به عنوان روانکار در کارخانه ذوب استفاده می شود.

وسایل و مواد نسوز

استفاده از گرافیت به عنوان ماده ای نسوز در ساخت بوته های آهنگری برای نگهداری فلز مذاب. قبل از سال 1900 میلادی شروع شد. امروزه ساخت بوته های آهنگری یکی از کاربردهای جزئی مواد نسوز است. در اواسط دهه 1980 آجرهای کربنی-منیزیتی اهمیت پیدا کردند، و کمی بعدتر آجرهای آلومینایی – گرافیتی اهمیت پیدا کردند. امروزه ترتیب اهمیت به این صورت است: آجرهای آلومینایی-گرافیتی، آجرهای کربنی-منیزیتی، و سپس بوته های آهنگری.

باتری ها

استفاده از گرافیت در باتری ها از دهه 1980 افزایش یافته است. از گرافیت طبیعی و مصنوعی به عنوان ماده آند برای ساخت الکترودها و فناوری های اصلی باتری استفاده می شود.

افزایش تقاضای بازار باتری ها، در درجه اول باتری های نیکل – هیدرید فلز و باتری های بون لیتیم. باعث رشد تقاضا برای گرافیت در اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 شد. رشد بازار دستگاه های الکترونیکی قابل حمل، مانند دستگاه پخش سی دی. و ابزارهای برقی، لپ تاپ ها، تلفن های همراه. و تبلت ها باعث افزایش تقاضای باتری شدند. همچنین پیش بینی می شود باتری های خودروهای برقی تقاضای گرافیت را افزایش دهند. به عنوان نمونه، یک باتری لیتیوم بون در یک نیسان لیف، حاوی نزدیک به 40 کیلوگرم گرافیت است.

تحقیقات بر روی گرافیت رادیواکتیو باقی مانده از رآکتورهای هسته ای قدیمی، جهت تولید سوخت در حال انجام است. باتری الماس هسته ای توانایی تأمین انرژی طولانی مدت برای وسایل الکترونیکی و اینترنت اشیا را دارد.

فولاد سازی

گرافیت طبیعی مورد استفاده در فولادسازی بیشتر به منظور افزایش درصد کربن فولاد مذاب استفاده می شود. همچنین می تواند خاصیت روانکاری برای قالب های اکسترود فولاد نیز داشته باشد. افزودنی های کربنی از گزینه هایی مانند پودر گرافیت مصنوعی. کک نفتی و سایر اشکال کربن با قیمت رقابتی روبرو هستند. از افزایش دهنده های کربن در ساخت فولاد برای بالا بردن درص کربن تا سطح مشخصی استفاده می شود. برآوردی که توسط سازمان زمین شناسی آمریکا در سال 2005 انجام شده است. نشان می دهد فولادسازان در آمریکا در سال 2005. نزدیک به 10500 تن گرافیت را به این صورت مصرف کرده اند.

آستر ترمز

از گرافیت طبیعی فلیک ریز و آمورف در آسترهای ترمز. با لنت های ترمز وسایل نقلیه سنگین (غیر خودکار) استفاده می شود. و با نیاز به جایگزینی آزبست اهمیت بیشتری پیدا کرده است. این استفاده برای مدتی مهم بوده است. اما ترکیبات آلی غیر آزبستی (NAO) شروع به کاهش سهم بازار گرافیت کرده اند. براساس برآورد سازمان زمین شناسی آمریکا. مصرف گرافیت طبیعی ایالات متحده آمریکا برای ساخت لنت های ترمز در سال 2005 برابر 6510 تن بوده است.

رویه نسوز قالب های ریخته گری و روانکار

محلول شستشوی سطح قالب مورد استفاده در ریخته گری. نوعی رنگ با پایه آب از گرافیت آمورف یا فلیک ریز است. شستشوی داخل قالب با آن و سپس اجازه دادن به آن برای خشک شدن. باعث ایجاد لایه ای نازک از گرافیت بر روی قالب می شود. این رنگ گرافیتی به جدا شدن راحت قطعه از قالب پس از انجماد مذاب کمک می کند.

روانکارهای گرافیتی موادی با کاربردهای خاص در دماهای خیلی بالا یا خیلی پایین هستند. از این روانکارها برای مثال در روانکاری سطح قالب های آهنگری و یک عامل ضد قفل شدن. به عنوان روانکار چرخ دنده ماشین آلات معدن کاری. و روانکاری قفل ها استفاده می شود. با ترکیب فلزات با گرافیت می توان آلیاژهای خود روانکار. برای مثال برای ساخت یاتاقان های ماشین آلاتی که در دماهای بالا یا پایین کار می کنند، تولید کرد.

مداد

توانایی ایجاد اثر بر روی کاغذ و سایر اشیاء باعث نامگذاری «گرافیت» شد. این نام در سال 1789 توسط آبراهام گوتلوب ورنر، کانی شناس آلمانی به آن داده شد. این نام از واژه یونانی  (γράφειν (graphein به معنای نوشتن یا کشیدن گرفته شده است.

کوره قوس الکتریکی – کوره القایی – روش تولید فولاد با استفاده از کوره قوس الکتریکی

تولید فولاد، با استفاده از کوره های الکتریکی و ذوب مجدد قراضه فولاد است. به دلیل کمبود منابع قراضه در جهان و همچنین رشد فزاینده قیمت آن در سالهای گذشته. در این روش می توان. به همراه قراضه آهن، از آهن اسفنجی نیز برای ذوب در کوره استفاده کرد. در این روش حتی در بعضی از کوره ها می توان. به طور کلی از آهن قراضه یا تماماً از آهن اسفنجی استفاده کرد. همچنین استفاده از آهن اسفنجی در فولادسازی الکتریکی امکان استفاده از آهن قراضه نامرغوب را بدون تأثیر گذاری. بر کیفیت فولاد تولید شده، فراهم می کند.

امروزه تقریباً 66/3 درصد فولاد خام جهان به کمک روش کوره بلند و 31/2 درصد آن. به روش احیای مستقیم. و با استفاده از کوره های الکتریکی تولید می شود. با وجود آنکه بیش تر تولید فولاد خام در جهان به وسیله روش کوره بلند انجام می شود. 80 درصد تولید فولاد ایران به روش احیای مستقیم در کوره قوس الکتریکی انجام می پذیرد. موارد زیر استفاده از روش احیای مستقیم در کوره های الکتریکی را در ایران. نسبت به روش کوره بلند و کوره اکسیژنی توجیه پذیر تر می کند:

1- هزینه راه اندازی یک واحد کوره بلند نسبت به یک واحد احیای مستقیم. و کوره الکتریکی در ظرفیت های متناظر، بیشتر است.

2- کک متالورژیکی که یکی از مواد اولیه مورد نیاز کوره های بلند است. از زغال سنگ کک شو به دست می آید. که منابع آن در ایران محدود است. همچنین این ماده عمدتاً وارداتی و گران قیمت است. برای تولید هر تن آهن خام به روش کوره بلند، طبق استانداردهای جهانی به 450 کیلوگرم کک متالورژیکی نیاز است. که گاهی ای مقدار تا 10000 کیلو گرم افزایش می یابد. در نتیجه با توجه به آنکه می توان از گاز به عنوان ماده احیا کننده. در روش احیای مستقیم استفاده کرد. و با وجود منابع عظیم گاز در ایران، عملاً روش کوره بلند مزیت خود را از دست می دهد.

3- روش احیای مستقیم محدودیت های زیست محیطی کمتری نسبت به روش کوره بلند دارد.

4- آهن اسفنجی عیار بالاتری نسبت به آهن خام (چدن مذاب) دارد. و استفاده از آن در تولید فولاد خام با استفاده از روش احیای مستقیم مقدور است.

5- از روش احیای مستقیم می توان. در واحدهای کوچک فولادسازی نیز با توجیه اقتصادی مناسب استفاده کرد. در حالی که کوره بلند در ظرفیت های بالا (حداقل 2 میلیون تن در سال). دارای توجیه اقتصادی مناسب تری است.

6- آهن اسفنجی را میتوان به صورت فشرده تر یعنی آهن گرم کلوخه شده در آورد. و به سهولت حمل یا ذخیره کرد. در صورتیکه حمل خوراک کوره بلند (آگلومره) سخت و پرهزینه است.

7- در فرآیند احیای مستقیم می توان از گاز طبیعی بدون حذف ناخالصی های آن استفاده کرد. و این گاز به وفور در ایران موجود است.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶