Способ получения некоррозионно-активного термически расширенного графита Советский патент 1993 года по МПК C01B31/04 

Изобретение относится к химическим производствам, в частности к способам получения термически расширенного графита.

Цель изобретения - упрощение технологии получения некоррозионно-активного термически расширенного графита (ТРГ) за счёт уменьшения числа стадий при переработке графита.

Для достижения указанной цели в способе, включающем жидкообразное окисление графита, промывку, сушку и термообработку, последнюю операцию проводят в присутствии аммиака.

Создание в реакционной зоне атмосферы аммиака необходимо для связывания выделяющейся в ходе термообработки ОГ серной кислоты и продуктов ее частичного или полного разложения - ЗОз и 302, а при высоких температурах - и для восстановления серы и кислорода до Н20, и свободной .серы. Аммиак, взаимодействуя с серной кислотой или с ЗОз в присутствии паров воды, образует сульфат аммония, с 302 в присутствии воды образует сульфит аммония, в связи с чем коррозионная активность газовой атмосферы в реакционной зоне резко падает, т.к. если на ТРГ имеется некоторое количество соединений в виде солей аммония, то его коррозионная активность значительно ниже, чем активность свободных соединений серы - ЗОз или 302.

В случае контакта прессовок из ТРГ с металлами, при наличии на ТРГ оксидов серы или следов серной кислоты, металлы могут со временем кородироаать. При наличии на ТРГ некоторого количества сульфата и сульфита аммония прессовки из него корро- зионноактивны.

Процесс получения некоррозионноак- тивного терморасширенного графита (ТРГ) осуществляется следующим образом.

Полученный одним из известных способов окисленный графит отмывают, сушат и нагревают в режиме теплового удара в среде аммиака при температуре не ниже точки начала терморасширения этого окисленного графита, определенной при термообработке его на воздухе.

Предложенный способ позволяет получать термически расширенный графит, который не способствует коррозии металлических изделий при контакте с последними в процессе эксплуатации изделий из ТРГ.

00

со

V4

I

П р и м ё р 1. Навеску 1 кг скрапового графита, имеющего зольность 5%, помещав т зольность 5%, помещают в смесь 0,150 кг бихромата калия и 7,0 кг серной кислоты ( р 1,84 г/см. Окисление ведут 30 мин при перемешивании. Затем продукт переносят на нутч-фильтр, где отмывают до рН 7. Сушат окисленный графит в сушильном шкафу при 115°С в течение 3-5 ч, разложив порошок тонким слоем на противнях.

Термообработку ведут в режиме падающего слоя при объемной концентрации графита в объеме реактора м /м3 в прямотоке аммиака, подаваемого с расходом 0,5 л/мин (диаметр реактора 30 мм), при 1000°С, в течение 4 с.

Полученный материал имеет насыпную массу 3 кг/м .

Раствор, полученный при промывке 1 г продукта в 100 мл дистиллированной воды имеет рН 7,1..

Пример 2. 1 кг скрапового графита (92% С) обрабатывают в течение 45 мин смесью 3 кг серной кислоты (96%) и 0,2 кг азотной кислоты (95%), отмывают до рН 7 и сушат при 105°С в течение 4 ч в сушильном шкафу.

Термообрабатывают продукт в режиме падающего слоя при 400°С в течение 10 с при прочих условиях, как в примере 1.

Продукт терморасширения имеет насыпную массу 5 кг/м .

Раствор, полученный при промывке 1 г продукта в 100 мл дистиллированной воды, имеет рН 6,4.

Пример 3 (прототип). 10 г скрапового графита, содержащего 92% С, обрабатывают в течение 1 ч 90 г смеси H2SQ4, HNOa, Н20 (74:15:11). Твердый материал отфильтровывают и отмывают водой до рН 7. За- тем смешивают его с водой в соотношении 1:10 и нагревают до 120°С в автоклаве (при повышенном давлении) в течение 1 ч. Затем графит выделяют, отмывают, отжимают, высушивают и нагревают, как в примере 1, но на воздухе (без подачи аммиака). Продукт терморасширения имеет насыпную массу 4

кг/см . Раствор, полученный при промывке 1 г продукта в 100 мл воды, имеет рН 6,4.

П р и м е р 4. 1 кг скрапового графита (92% С) обрабатывают 20 мин смесью 125 г бихромата калия и 2,5 л серной кислоты, Отфильтровывают и отмывают продукт. Наносят на него 0,5 кг сухого карбоната аммония, досушивают при комнатной температуре до сыпучего состояния и тер- мообрабатывают в режиме падающего слоя при 1000°С в течение 5 с без подачи газов в реактор. Разложение карбоната аммония происходит раньше начала терморасширения графита (сопровождаемого выделение кислых соединений серы). При разложении карбоната аммония атмосфера реактора обогащается аммиаком и двуокисью углерода. Аммиак связывает образующиеся в. ходе расширения графита кислотные соединения и частично восстанавливает серу и углекислый газ до более низкой степени окисления.

Таким образом, в этом примере расширение графита идет в присутствии аммиака, образующегося при разложении карбоната аммония. ,. -,-.

Полученный продукт имеет насыпную массу 3,5 кг/м . Раствор, полученный при промывке 1 г продукта в .100 г дистиллированной воды, имеет рН 5,8.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достичь того же положительного эффекта, что и,в прототипе (т.е. снизить коррозионную активность продукта), но является более простым, т.к. имеет на одну стадию меньше, чем прототип, и не требует повышенного давления.

Формула изобретения

Способ получения .некоррозионно-ак- тивного термически расширенного графита, включающий обработку исходного графита смесью серной кислоты с окислителем, последующую отмывку, сушку и термообработку окисленного графита, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса при сохранении качества продукта, термообработку ведут в присутствии газообразного аммиака.

Сущность изобретения: Исходный графит обрабатывают смесью серной кислоты с окислителем, отмывают, сушат и термооб- рабатывают для расширения в присутствии газообразного аммиака. Получают расширенный графит с насыпной плотностью 3-5 кг/м и рН водной вытяжки 5,8-7,1.