高纯石墨（纯度通常≥99.9%）是高端工业领域（如半导体、光伏、核工业、航空航天等）的关键材料，其生产工艺复杂，核心在于原料提纯和高温石墨化处理。通过工艺，高纯石墨可实现从原料到成品的全流程控制，满足不同领域对材料性能的严苛需求。以下是典型的生产工艺流程及关键技术点：

1、原料选择与预处理

原料：以石油焦、沥青焦或针状焦为主，要求初始灰分低（杂质少）。

预处理：

煅烧：在1200-1400℃下煅烧，脱除挥发分（水分、硫、氮等），提高碳含量。

粉碎与筛分：将原料粉碎至微米级颗粒（如10-20μm），确保后续混合均匀性。

2、配料与成型

黏结剂添加：加入煤沥青或树脂作为黏结剂（比例约15-30%），混合均匀。

成型工艺：

等静压成型：高压（100-200 MPa）下压制成坯体，确保结构致密。

挤压成型：用于生产长条或管状石墨。

模压成型：适合复杂形状，但密度可能略低。

3、焙烧

温度控制：在保护气氛（如氮气）下缓慢升温至800-1000℃，耗时数天至数周。

目的：使黏结剂碳化，形成初始碳结构，同时排除残余挥发物。

4、提纯（关键步骤）

高温提纯（主流方法）：

设备：使用石墨化炉（如艾奇逊炉、内串式炉）。

温度：2500-3000℃，在惰性气体（氩气）或真空环境中，使金属杂质（Fe、Al等）气化逸出。

效果：纯度可达99.99%以上，但能耗极高（吨耗电约1万度）。

化学提纯（辅助或特定场景）：

酸洗：使用HF、HCl混合酸溶解硅酸盐及金属氧化物。

碱洗：NaOH处理去除酸性杂质。

水洗与干燥：彻底去除残留试剂，避免二次污染。

5、石墨化

工艺：在2800-3200℃高温下，通过热活化使无定形碳转化为有序石墨晶体结构。

设备：

艾奇逊炉：传统工艺，周期长（10-20天），温度梯度大。

连续式石墨化炉：效率高，但设备成本昂贵。

结果：显著提升导电性、热导率和化学稳定性。

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