RU2355632C1 - Method of thermally expanded graphite production - Google Patents
Method of thermally expanded graphite production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2355632C1 RU2355632C1 RU2007143209/15A RU2007143209A RU2355632C1 RU 2355632 C1 RU2355632 C1 RU 2355632C1 RU 2007143209/15 A RU2007143209/15 A RU 2007143209/15A RU 2007143209 A RU2007143209 A RU 2007143209A RU 2355632 C1 RU2355632 C1 RU 2355632C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- thermally expanded
- expanded graphite
- heat treatment
- mixture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии переработки природного графита, в частности, к получению терморасширенного графита, который может быть использован как компонент теплозащитных и огнезащитных материалов, а также композиционных материалов.The invention relates to a technology for processing natural graphite, in particular, to the production of thermally expanded graphite, which can be used as a component of heat-protective and fire-retardant materials, as well as composite materials.
Известен способ получения терморасширенного графита, включающий обработку природного графита смесью концентрированных азотной и серной кислот, причем азотную кислоту используют в виде меланжа, содержащего 7,5-15 мас.% серной кислоты, 3,5 мас.% воды, остальное азотная кислота, при массовом отношении меланжа к серной кислоте 1-2,3 в пересчете на безводные кислоты. Далее полученную смесь промывают, сушат и подвергают термообработке на воздухе при температуре 1000°С в течение 10 секунд. Полученный терморасширенный графит имеет насыпную плотность в диапазоне 3-5 г/л (RU 2090498, опубл. 20.09.1997).A known method of producing thermally expanded graphite, comprising treating natural graphite with a mixture of concentrated nitric and sulfuric acids, wherein nitric acid is used in the form of melange containing 7.5-15 wt.% Sulfuric acid, 3.5 wt.% Water, the rest is nitric acid, the mass ratio of melange to sulfuric acid is 1-2.3 in terms of anhydrous acids. Next, the resulting mixture is washed, dried and subjected to heat treatment in air at a temperature of 1000 ° C for 10 seconds. The obtained thermally expanded graphite has a bulk density in the range of 3-5 g / l (RU 2090498, publ. 09/20/1997).
Недостатком указанного способа является выделение в ходе термообработки серной кислоты или продуктов ее частичного или полного разложения.The disadvantage of this method is the allocation during the heat treatment of sulfuric acid or products of its partial or complete decomposition.
Известно использование нефтяного битума и каменноугольного пека в смеси с графитом при изготовлении электродов и конструкционных материалов (WO 02078945, опубл. 10.10.2007, RU 2134656, опубл. 20.08.1999).It is known to use petroleum bitumen and coal tar pitch mixed with graphite in the manufacture of electrodes and structural materials (WO 02078945, publ. 10.10.2007, RU 2134656, publ. 08.20.1999).
Однако в этом случае коксообразующие органические остатки (нефтяной битум и каменноугольный пек) используются как связующее и не приводят к термическому расширению графита.However, in this case, coke-forming organic residues (petroleum bitumen and coal tar pitch) are used as a binder and do not lead to thermal expansion of graphite.
Наиболее близким по физической сущности и конечному результату к предлагаемому способу является способ получения терморасширенного графита, включающий обработку исходного порошка графита смесью серной кислоты с окислителем - азотной кислотой или бихроматом калия, последующую сушку и термообработку окисленного графита в присутствии газообразного аммиака (SU 1813711, опубл. 07.05.93).The closest in physical essence and final result to the proposed method is a method for producing thermally expanded graphite, comprising treating the initial graphite powder with a mixture of sulfuric acid with an oxidizing agent - nitric acid or potassium dichromate, subsequent drying and heat treatment of oxidized graphite in the presence of gaseous ammonia (SU 1813711, publ. 05/07/93).
Недостатком данного способа является необходимость ведения процесса термообработки в атмосфере аммиака, что обусловлено необходимостью использования большого количества серной кислоты. Кроме того, к недостатком данного способа следует отнести высокую насыпную плотность полученного терморасширенного графита (низкий коэффициент расширения).The disadvantage of this method is the need for conducting the heat treatment process in an atmosphere of ammonia, due to the need to use a large amount of sulfuric acid. In addition, the disadvantage of this method is the high bulk density of the obtained thermally expanded graphite (low expansion coefficient).
Задачей изобретения является повышения коэффициента расширения и упрощение технологии получения терморасширенного графита.The objective of the invention is to increase the expansion coefficient and simplify the technology for thermally expanded graphite.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения терморасширенного графита, включающем обработку исходного графита смесью азотной и серной кислот, последующую отмывку, сушку и термообработку окисленного графита, согласно изобретению перед термообработкой в окисленный графит вводят нефтяной битум в количестве 5-20 мас.% и проводят термообработку на воздухе.The problem is solved in that in the method for producing thermally expanded graphite, comprising treating the initial graphite with a mixture of nitric and sulfuric acids, subsequent washing, drying and heat treatment of the oxidized graphite, according to the invention, oil bitumen in the amount of 5-20 wt.% Is introduced into the oxidized graphite and conduct heat treatment in air.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что общими признаками с предлагаемым изобретением являются:Comparative analysis with the prototype shows that the common features with the proposed invention are:
- обработка исходного графита смесью азотной кислоты с серной;- processing of the original graphite with a mixture of nitric acid with sulfuric;
- последующая промывка до рН 7;- subsequent washing to pH 7;
- сушка продукта;- product drying;
- термообработка окисленного графита.- heat treatment of oxidized graphite.
Отличительными от прототипа признаками являются:Distinctive features of the prototype are:
- перед термообработкой в окисленный графит дополнительно вводят нефтяной битум в количестве 5-20 мас.%;- before heat treatment in oxidized graphite is additionally introduced petroleum bitumen in an amount of 5-20 wt.%;
- термообработку ведут на воздухе (в прототипе - в атмосфере аммиака). Благодаря данным отличительным признакам удалось упростить технологию получения терморасширенного графита, а также увеличить коэффициент расширения графита.- heat treatment is carried out in air (in the prototype in an atmosphere of ammonia). Thanks to these distinguishing features, it was possible to simplify the technology for producing thermally expanded graphite, as well as to increase the expansion coefficient of graphite.
Суть проблемы заключается в том, чтобы на стадии окисления добиться максимального расширения межслоевого пространства графита, но при этом избежать преждевременного расслоения графита, снижающего эффективность процесса в целом.The essence of the problem is to achieve the maximum expansion of the interlayer space of graphite at the oxidation stage, but at the same time to avoid premature delamination of graphite, which reduces the overall efficiency of the process.
Для решения упомянутой проблемы было предложено использовать после окисления кислотами такой материал, как нефтяной битум, способный при небольшом нагревании (105-130°С) плавиться, при дальнейшем нагревании переходить в жидкое состояние, при этом проникая в пустоты, образованные на первом этапе окисления графита азотной кислотой.To solve the aforementioned problem, it was proposed to use, after oxidation with acids, a material such as petroleum bitumen, which is capable of melting with slight heating (105-130 ° C), passing into a liquid state with further heating, while penetrating into the voids formed in the first stage of graphite oxidation nitric acid.
Все эти характеристики нефтяного битума позволяют добиться существенного расширения межслоевого пространства графита при его термообработке и, соответственно, получать терморасширенный графит с высоким коэффициентом расширения и величиной удельной поверхности выше, чем у терморасширенных графитов, полученных по другим методикам.All these characteristics of petroleum bitumen make it possible to significantly expand the interlayer space of graphite during its heat treatment and, accordingly, to obtain thermally expanded graphite with a high coefficient of expansion and a specific surface area higher than that of thermally expanded graphites obtained by other methods.
Изобретение подтверждается конкретными примерами.The invention is supported by specific examples.
Пример 1. 100 г порошка природного чешуйчатого графита марки ГАК-3 Кыштымского месторождения (ГОСТ 10273-79) помещают в реактор, перемешивают, добавляют 100 см3 (90% HNO3+10% H2SO4) и продолжают перемешивание реакционной массы в течение 10 мин. Реакционную смесь промывают дистиллированной водой до рН 7. Конечный продукт сушат при (100-105)°С до постоянного веса. Окисленный графит подвергают термообработке при 800°С в течение 3 минут в атмосфере аммиака. Характеристики полученного графита представлены в таблице. Данный пример соответствует прототипу.Example 1. 100 g of powder of natural flake graphite brand GAK-3 of the Kyshtym field (GOST 10273-79) is placed in a reactor, stirred, add 100 cm 3 (90% HNO 3 + 10% H 2 SO 4 ) and continue stirring the reaction mixture in within 10 minutes The reaction mixture is washed with distilled water to pH 7. The final product is dried at (100-105) ° C to constant weight. Oxidized graphite is heat treated at 800 ° C for 3 minutes in an atmosphere of ammonia. The characteristics of the obtained graphite are presented in the table. This example corresponds to the prototype.
Пример 2. 100 г порошка графита обрабатывают окислительной смесью аналогично примеру 1. Далее добавляют 5% нефтяного битума Ачинского нефтеперерабатывающего завода (ГОСТ 22245-90) и перемешивают смесь 10 мин. Термообработку ведут при 800°С в течение 3 минут на воздухе. Характеристики терморасширенного графита приведены в таблице. Отмечено незначительное увеличение удельной поверхности по сравнению с прототипом. Данный опыт соответствует заявляемому способу.Example 2. 100 g of graphite powder is treated with an oxidizing mixture in the same manner as in Example 1. Next, 5% of the Achinsk oil refinery petroleum bitumen (GOST 22245-90) is added and the mixture is mixed for 10 minutes. Heat treatment is carried out at 800 ° C for 3 minutes in air. Characteristics of thermally expanded graphite are given in the table. A slight increase in specific surface area compared with the prototype. This experience corresponds to the claimed method.
Пример 3. Процесс осуществляют аналогично примеру 2. Отличие заключается в том, что добавляют 10% нефтяного битума. Характеристики терморасширенного графита приведены в таблице. Отмечено существенное увеличение Кр и удельной поверхности по сравнению с прототипом. Данный опыт соответствует заявляемому способу.Example 3. The process is carried out analogously to example 2. The difference is that add 10% of oil bitumen. Characteristics of thermally expanded graphite are given in the table. A significant increase in Cp and specific surface area was noted compared to the prototype. This experience corresponds to the claimed method.
Пример 4. Процесс осуществляют аналогично примеру 2. Отличие заключается в том, что добавляют 20% нефтяного битума. Характеристики терморасширенного графита приведены в таблице. Образец имеет более высокие показатели, чем прототип. Данный опыт соответствует заявляемому способу.Example 4. The process is carried out analogously to example 2. The difference is that add 20% of oil bitumen. Characteristics of thermally expanded graphite are given in the table. The sample has higher performance than the prototype. This experience corresponds to the claimed method.
Пример 5. Процесс осуществляют аналогично примеру 2. Отличие заключается в том, что добавляют 30% нефтяного битума. Характеристики терморасширенного графита приведены в таблице. Отмечено снижение показателей терморасширенного графита по сравнению с предыдущими образцами, что доказывает нецелесообразность применения столь высокой концентрации битума.Example 5. The process is carried out analogously to example 2. The difference is that add 30% of oil bitumen. Characteristics of thermally expanded graphite are given in the table. A decrease in thermally expanded graphite in comparison with previous samples was noted, which proves the inappropriateness of using such a high concentration of bitumen.
Как видно из таблицы, введение от 5 до 20% нефтяного битума в окисленный графит обеспечивает улучшение характеристик терморасширенного графита по сравнению с прототипом. При оптимальной концентрации битума 10% достигнуто увеличение Кр терморасширенного графита на 30%, а удельной поверхности на 125%.As can be seen from the table, the introduction of from 5 to 20% of petroleum bitumen in oxidized graphite provides improved characteristics of thermally expanded graphite in comparison with the prototype. With an optimum bitumen concentration of 10%, an increase in the Cp of thermally expanded graphite by 30% and a specific surface by 125% was achieved.
Таким образом, заявляемый способ позволяет значительно увеличить коэффициент терморасширения, удельную поверхность полученного терморасширенного графита, а также упростить технологию его получения.Thus, the inventive method can significantly increase the coefficient of thermal expansion, the specific surface of the obtained thermally expanded graphite, as well as simplify the technology for its production.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007143209/15A RU2355632C1 (en) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | Method of thermally expanded graphite production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007143209/15A RU2355632C1 (en) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | Method of thermally expanded graphite production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2355632C1 true RU2355632C1 (en) | 2009-05-20 |
Family
ID=41021660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007143209/15A RU2355632C1 (en) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | Method of thermally expanded graphite production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2355632C1 (en) |
-
2007
- 2007-11-21 RU RU2007143209/15A patent/RU2355632C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gu et al. | A detailed study of the effects of pyrolysis temperature and feedstock particle size on the preparation of nanosilica from rice husk | |
CN107431211A (en) | By the method for various carbon sources manufacture graphene quantum dot | |
KR101369960B1 (en) | Manufacturing method for solid fuel using hydrothermal carbonization reaction | |
JPWO2008053711A1 (en) | Amorphous silica and method for producing the same | |
Javed et al. | Crystal and amorphous silica from KMnO4 treated and untreated rice husk | |
FI129154B (en) | Porous, formable material and method for manufacturing the same | |
Plancher et al. | Improving form coke briquette strength | |
Zhang et al. | Biological calcium carbonate with a unique organic–inorganic composite structure to enhance biochar stability | |
CN103819201A (en) | Special sintering production method for rectangular-hole light shale brick | |
Pawlicka et al. | Determination of surface oxygen functional groups of active carbons according to the Boehm's titration method | |
RU2355632C1 (en) | Method of thermally expanded graphite production | |
Li et al. | N, N-Dimethylformamide solvent assisted hydrothermal pretreatment of Chlorella for coproduction of sugar, nitrogenous compounds and carbon dots | |
Kong et al. | Comparative study on microstructure and surface properties of keratin-and lignocellulosic-based activated carbons | |
RU2394758C2 (en) | Method of obtaining pure graphite | |
RU2416586C1 (en) | Method for production of graphite foil | |
Azlin et al. | The preparation and characterization of silica from coconut husk | |
RU2397963C2 (en) | Method of preparing expanded clay | |
RU2507153C1 (en) | Method of obtaining active coals from charges of coking production | |
RU2534801C1 (en) | Method of obtaining activated coal | |
JP5703817B2 (en) | Method for producing blast furnace coke | |
US1535798A (en) | Decolorizing carbon and process of producing the same | |
US1535797A (en) | Decolorizing carbon and process of producing the same | |
RU2730462C1 (en) | Method of producing mineral wool | |
US644637A (en) | Filtering material. | |
RU2468992C1 (en) | Method of obtaining modified organic carbon |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111122 |