[發(fā)明專利]一種用球墨鑄鐵制備碳微球的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810055382.2
• 申請日: 2008-07-05
• 公開（公告）號: CN101372326A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 衛(wèi)英慧;林麗霞;侯利鋒;林萬明;李艷芳
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司
• 代理人: 江淑蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用球墨鑄鐵制備碳微球的方法，屬于黑色金屬提取碳材料及制備碳微球的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在黑色金屬中，鋼、鐵是應(yīng)用最廣、最重要的金屬材料，鋼和鐵的結(jié)構(gòu)與成分有著明顯的區(qū)別，以鐵碳合金形式存在的鐵，稱為鑄鐵，鑄鐵根據(jù)碳元素的存在形式分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵和麻口鑄鐵，白口鑄鐵中的碳以滲碳體形式存在，灰口鑄鐵中碳以片狀石墨形式存在，麻口鑄鐵中碳以滲碳體和石墨兩種形式存在，根據(jù)石墨形狀的不同，又分為灰口鑄鐵、蠕墨鑄鐵和球墨鑄鐵，球墨鑄鐵是在鑄鐵鐵液中加入球化劑如硅鐵等使石墨球化，球墨鑄鐵中的球狀石墨存在于鑄鐵基體中，可改善其對基體的割裂作用，使球墨鑄鐵的力學(xué)性能大大提高。

碳微球有許多優(yōu)異的性能，例如自燒結(jié)性、化學(xué)惰性、高堆積密度、優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性及潤滑性等，可用作高強(qiáng)度碳材料、催化劑載體、超高比表面積活性炭、鋰離子二次電極負(fù)極材料、納米器件及能量存儲等。

以球墨鑄鐵為原料提取出碳微球是一個新的科學(xué)領(lǐng)域，由于球磨鑄鐵中的碳元素是以球狀石墨形式熔于鐵液中的，使熔于其中的碳分離，制出新的產(chǎn)物—碳微球，這是一個新的技術(shù)領(lǐng)域，在制備、分離過程中有一定的難度，其產(chǎn)物形貌、純度和產(chǎn)收率等都是需要探討和研究的。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的就是針對背景技術(shù)的現(xiàn)狀和不足，以球墨鑄鐵為原料，通過刨切、球磨、酸洗、水洗、干燥、研磨、真空熱處理球化處理等，最終制成微米級碳微球，以使球墨鑄鐵制備提取碳微球成為可能。

技術(shù)方案

本發(fā)明所需的化學(xué)物質(zhì)原料為：球墨鑄鐵塊、無水乙醇、鹽酸、去離子水、氬氣、不銹鋼球，其用量如下：以克、毫升、厘米³、毫米為計量單位

球墨鑄鐵塊：Fe·C·Si?1000g±2g

無水乙醇：CH₃COOH?1000ml±10ml

鹽酸：HCl?800ml±10ml

去離子水：H₂O?9000ml±20ml

氬氣：Ar?100000cm³±100cm³

不銹鋼球：Cr18Ni8?Φ20mm?6個，Φ10mm?30個，Φ6mm?600個

制備方法如下：

(1)精選化學(xué)物質(zhì)原料

對制備所需的化學(xué)物質(zhì)原料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行純度、精度控制：

球墨鑄鐵塊：Fe含量93-94％

????????????C含量3.5-4％

????????????Si含量2-2.7％

無水乙醇：99.5％

鹽酸：濃度36-38％

去離子水：99.99％

氬氣：99.95％

不銹鋼球：Φ20mm，Φ10mm，Φ6mm，球形誤差ΔS_ph≤0.25μm，表面粗糙度Ra?0.02-0.04μm

(2)刨切球墨鑄鐵塊

將1000g±2g的球墨鑄鐵塊在刨床上進(jìn)行機(jī)械刨切，使球墨鑄鐵塊成團(tuán)絮狀球墨鑄鐵屑；

(3)機(jī)械球磨，提取石墨

在行星式球磨機(jī)中進(jìn)行；

①清理、清洗球磨罐：

用吸塵器吸除球磨罐內(nèi)的灰塵及有害物質(zhì)；

用去離子水500ml±5ml灌洗球磨罐，并用毛刷刷洗罐口邊緣，清洗后晾干；

②清洗不銹鋼球：

在不銹鋼容器中置放Φ20mm×6個，Φ10mm×30個，Φ6mm×600個不銹鋼球，加入去離子水500ml±5ml，晃動容器，用毛刷刷洗不銹鋼球表面，使其潔凈，清潔后晾干；

③在球磨罐中加入不銹鋼球、球墨鑄鐵屑和無水乙醇

將清洗后的不銹鋼球Φ20mm×6個，Φ10mm×30個，Φ6mm×600個置于球磨罐中；將球墨鑄鐵屑100g±2g置于球磨罐中；將球磨介質(zhì)無水乙醇500ml±5ml倒入球磨罐內(nèi)，不銹鋼球與球墨鑄鐵屑質(zhì)量比為10∶1；

④密封球磨罐

將置放了不銹鋼球、球墨鑄鐵屑、無水乙醇的球磨罐進(jìn)行密封，用O型密封圈密封罐口；

⑤球磨球墨鑄鐵屑

開啟球磨機(jī)，球磨罐轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動速度400r/min，電壓248V，電流2.6A；

球磨罐正、反向交替間隔定時運行，每次運行時間60min±0.5min，間隔時間30min±0.5min，以降低球磨罐內(nèi)溫度，運行球磨時間1200min±10min；