Grafit je jedan od nezamjenjivih strateških resursa jedne zemlje i razne zemlje ga navode kao važnu nemetalnu sirovinu i ključni mineral. Zbog svoje dobre električne provodljivosti, toplotne provodljivosti, otpornosti na koroziju, otpornosti na zračenje i drugih svojstava, široko se koristi u hemikalijama, vazduhoplovstvu, atomskoj energiji, novoj energiji i drugim visokotehnološkim poljima.
Primjena grafita u tradicionalnoj industriji
Na polju tradicionalnih visoko-kvalitetnih ugljičnih vatrostalnih materijala, grafit se može koristiti za izradu kontejnera otpornih na-temperaturu-, kao što su grafitni čamci i grafitni lončići, zbog svoje visoke-otpornosti na temperaturu. Može se koristiti i kao dodatak ili punilo u kombinaciji s drugim materijalima. U procesu livenja čelika, potrebno je dodati recarburizer da bi se nadoknadio gubitak ugljika tokom livenja, a grafit se može koristiti kao recarburizer.
U industriji proizvodnje dijamanata, dijamanti se dijele na prirodne dijamante i sintetičke dijamante. Prirodni dijamanti imaju izvrsna svojstva, ali su njihovi resursi ograničeni i nije ih lako nabaviti. Sintetički dijamanti napravljeni od grafita kao izvora ugljika imaju svojstva praktički identična onima prirodnih dijamanata, uz niske troškove sinteze i visoku -efikasnost. Stoga su sintetički dijamanti široko popularni na tržištu. Što je veća čistoća grafita, to je povoljniji za sintezu dijamanata.
U oblasti nuklearnih materijala, nuklearna energija je čist i efikasan izvor energije. Razvoj nuklearne energije može riješiti problem budućeg iscrpljivanja energije. Budući da nuklearni reaktori imaju jak korozivni učinak na materijale i rade na visokim temperaturama, nisu svi materijali prikladni. Ugljični-grafitni materijali imaju nizak koeficijent toplinske ekspanzije, dobru otpornost na termički udar i nisku neutronsku aktivaciju, što ih čini pogodnim kao materijali za nuklearne reaktore. Kao materijali koji se koriste u nuklearnoj industriji, posebno u reaktorima sa hlađenjem na visoko{5}}temperaturi plin-, sadržaj pepela i bora mora biti manji od 50 ppm odnosno 0,1 ppm.
U polju podmazivanja, ulje za podmazivanje je nezamjenjiva supstanca u modernom životu. Automobili, brodovi, avioni, alatne mašine i druga polja ne mogu bez ulja za podmazivanje. U nekim posebnim okruženjima, kao što su uslovi visoke-temperature, performanse ulja za podmazivanje su znatno smanjene, a vjerovatno će se pojaviti problemi kao što je nedovoljno podmazivanje tokom upotrebe. Sila vezivanja između slojeva grafita je mala, a pod vanjskom silom lako dolazi do klizanja. Stoga, grafit ima odlične performanse podmazivanja i idealno je čvrsto mazivo.
U polju zaptivanja, fleksibilni grafitni listovi se mogu dobiti presovanjem i oblikovanjem ekspandiranog grafita, koji je labav, porozan i ima visoku površinsku energiju. Budući da je fleksibilni grafit otporan na visoke temperature i koroziju, ima stabilna hemijska svojstva i ima određenu čvrstoću, može igrati ulogu u nekim posebnim okruženjima. Stoga fleksibilni grafit uživa reputaciju "Kralja zaptivanja".
Metode prečišćavanja grafita
Čistoća grafita ima odlučujući uticaj na polja primene i ekonomsku vrednost grafita. Trenutno, bez obzira da li se koristi za proizvodnju sintetičkih dijamanata, litijum-ionskih anodnih materijala za baterije, fleksibilnih grafitnih materijala ili materijala vrhunskog grafita koji se koriste u svemirskoj i nuklearnoj industriji, grafit mora imati fiksni sadržaj ugljika između 99% i 99,99%. Što je veća čistoća grafita, to je stabilnija njegova električna provodljivost, podmazivanje i druga svojstva, te je veća vrijednost primjene materijala. Stoga je čistoća grafita postala jedan od važnih pokazatelja za mjerenje kvalitete grafita, a tehnologija prečišćavanja grafita postala je ključna tehnologija u industriji grafita.
Metoda flotacije
Flotacija je najosnovnija metoda pročišćavanja. Koristi razliku u plutajućoj sposobnosti između korisnih minerala i minerala za odvajanje za odvajanje. Kroz flotaciju, fiksni sadržaj ugljika u grafitu može se povećati na oko 80%-95%. Flotacijsko pročišćavanje grafita je najjeftinija-metoda.
Flotacija također ima svoja ograničenja. Tokom kontinuiranog procesa mljevenja i flotacije, korisni minerali i minerali kamenca postepeno se oslobađaju kao pojedinačne čestice, a većina se uklanja flotacijom. Međutim, tokom kontinuiranog mljevenja, učinak mljevenja na oslobađanje minerala lanca kontinuirano se slabi, a povećanje fiksnog sadržaja ugljika u grafitu je ograničeno. Stoga se flotacija može koristiti samo za primarno prečišćavanje grafita, dok grafit visoke{3}}čistoće zahtijeva hemijske metode prečišćavanja.
Visoko{0}}metoda visoke temperature
Visokotemperaturna metoda uglavnom koristi činjenicu da grafit ima višu tačku ključanja od ostalih nečistoća u rudi grafita. Kroz kalcinaciju na ultra{2}}visokoj-temperaturi, nečistoće se isparavaju i uklanjaju, čime se dobija proizvod za prečišćavanje grafita ultra{4}}visoke-će čistoće. To je zato što je tačka ključanja grafita 4500 stepeni, što u osnovi premašuje tačke ključanja svih nečistoća. U stvarnoj proizvodnji, grafitni lončić se obično koristi za držanje grafita u prahu, koji se zatim stavlja u peć na visokoj{9}}temperaturi i postavlja na temperaturu. Temperatura se podiže iznad temperature isparavanja nečistoća (sa uvođenjem zaštitnog plina kako bi se spriječila oksidacija materijala), a zatim se materijal održava na visokoj temperaturi tako da nečistoće na niskoj-tački ključanja-ispare iz lončića, čime se postiže pročišćavanje grafita. Visokotemperaturna metoda može pročistiti sirovine od 95%–99% do 99,99%.
Metoda visoke{0}}temperature može učiniti čistoću grafita oko 99,995%, a može zaštititi grafitnu strukturu i poboljšati kvalitet proizvoda od grafita. Proizvodi se mogu koristiti u nacionalnoj odbrani, nuklearnoj industriji, vazduhoplovstvu i drugim-oblastima visoke tehnologije.
Metoda fluorovodične kiseline
Metoda fluorovodonične kiseline ima prednosti niske potrošnje energije, jednostavnog tijeka procesa, visoke efikasnosti prečišćavanja, visokog sadržaja fiksnog ugljika u dobivenom grafitu i malog utjecaja na performanse proizvoda od grafita. Međutim, ima stroge zahtjeve za opremu i uslove proizvodnje, a otpadne vode se teško tretiraju, što rezultira visokim troškovima zaštite okoliša. Kontrolom količine i načina djelovanja fluorovodonične kiseline optimizirana je metoda prečišćavanja fluorovodonične kiseline. Tokom procesa prečišćavanja, fluorovodonična kiselina može hemijski reagovati sa gotovo svim nečistoćama i pretvoriti ih u rastvorljive supstance. Kako bi se ove nečistoće efikasno uklonile, one se mogu očistiti jednostavnim pranjem vodom, čime se postiže pročišćavanje grafita. Ovaj proces pomaže poboljšanju čistoće grafita i na taj način zadovoljava potrebe različitih industrijskih primjena.
Alkalna{0}}kiselinska metoda
Alkalna{0}}kiselinska metoda uključuje dva procesa: alkalnu fuziju i kiselu digestiju. Odnosno, kisele nečistoće u grafitu, kao što su silikati, aluminosilikati i kvarc, prvo kemijski reagiraju s alkalnim supstancama u rastopljenom stanju da bi formirale rastvorljive soli, koje se zatim uklanjaju ispiranjem vodom. Nakon toga, nečistoće koje nisu reagovale sa alkalijom tokom alkalne fuzije, kao što su oksidi metala, reaguju sa kiselinom da bi se formirala jedinjenja rastvorljiva u kiselini- koja se zatim podvrgavaju ispiranju vodom i filtriranju kako bi se postiglo konačno prečišćavanje grafita. U procesu alkalne fuzije, NaOH se obično bira kao alkalna supstanca jer ima nisku tačku topljenja (tačka topljenja 318 stepeni), jaku alkalnost i nisku cenu. Kiselina koja se koristi u procesu kisele digestije može biti HCl, H₂SO₄, HNO₃ ili miješana kiselina pripremljena od njih, među kojima se najčešće koristi HCl.
Metoda hlorisanja
Kako bi se smanjila temperatura potrebna za visoko{0}}kalcinaciju, također se koristi metoda uvođenja plinovitog hlora za pretvaranje nečistoća u kloride, a zatim njihovo odvajanje. Ovaj relativno dobro-uspostavljen sistem naziva se metoda hlorisanja. U metodi pečenja hlorisanjem, grafit se miješa sa redukcijskim sredstvom u određenom omjeru i kalcinira na visokoj temperaturi pod zaštitom inertnog plina, razgrađujući nečistoće u grafitu u okside kao što su SiO₂, Fe2O₃ i Al₂O₃. Zatim se uvodi gasoviti hlor i na visokoj temperaturi od 400-1200 stepeni oksidi se pretvaraju u hloride i komplekse sa nižim tačkama topljenja i ključanja, koji isparavaju i izlaze, čime se postiže svrha prečišćavanja.