高純石墨（純度通常≥99.9%）是高端工業領域（如半導體、光伏、核工業、航空航天等）的關鍵材料，其生產工藝復雜，核心在于原料提純和高溫石墨化處理。通過工藝，高純石墨可實現從原料到成品的全流程控制，滿足不同領域對材料性能的嚴苛需求。以下是典型的生產工藝流程及關鍵技術點：

1、原料選擇與預處理

原料：以石油焦、瀝青焦或針狀焦為主，要求初始灰分低（雜質少）。

預處理：

煅燒：在1200-1400℃下煅燒，脫除揮發分（水分、硫、氮等），提高碳含量。

粉碎與篩分：將原料粉碎至微米級顆粒（如10-20μm），確保后續混合均勻性。

2、配料與成型

黏結劑添加：加入煤瀝青或樹脂作為黏結劑（比例約15-30%），混合均勻。

成型工藝：

等靜壓成型：高壓（100-200 MPa）下壓制成坯體，確保結構致密。

擠壓成型：用于生產長條或管狀石墨。

模壓成型：適合復雜形狀，但密度可能略低。

3、焙燒

溫度控制：在保護氣氛（如氮氣）下緩慢升溫至800-1000℃，耗時數天至數周。

目的：使黏結劑碳化，形成初始碳結構，同時排除殘余揮發物。

4、提純（關鍵步驟）

高溫提純（主流方法）：

設備：使用石墨化爐（如艾奇遜爐、內串式爐）。

溫度：2500-3000℃，在惰性氣體（氬氣）或真空環境中，使金屬雜質（Fe、Al等）氣化逸出。

效果：純度可達99.99%以上，但能耗極高（噸耗電約1萬度）。

化學提純（輔助或特定場景）：

酸洗：使用HF、HCl混合酸溶解硅酸鹽及金屬氧化物。

堿洗：NaOH處理去除酸性雜質。

水洗與干燥：徹底去除殘留試劑，避免二次污染。

5、石墨化

工藝：在2800-3200℃高溫下，通過熱活化使無定形碳轉化為有序石墨晶體結構。

設備：

艾奇遜爐：傳統工藝，周期長（10-20天），溫度梯度大。

連續式石墨化爐：效率高，但設備成本昂貴。

結果：顯著提升導電性、熱導率和化學穩定性。

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