Способ получения терморасширяющегося графита

 

Изобретение относится к технологии слоистых соединений графита и может быть использовано для получения экзотермических противоусадочных смесей в черной и цветной металлургии. Предлагаемый способ получения терморасширяющегося графита включает обработку порошка графита водным раствором серной кислоты и хромового ангидрида, полиметилсилоксаном или карбамидом в количестве 0,5 - 10 мас.%, преимущественно 1-2 мас.%, и сухим нейтрализующим агентом. Полученный терморасширяющий графит имеет коэффициент расширения 50-340 см³/г при нагреве до 1280°С. Изобретение позволяет использовать дешевый мелкокристаллический графит ГЛ-(1-2) и исключить выделение в атмосферу токсичных соединений хрома (VI). 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии слоистых соединений графита, а именно к способам получения терморасширяющегося графита, и может быть использовано для получения экзотермических противоусадочных смесей в черной и цветной металлургии. Целью изобретения является повышение коэффициента расширения окисленного графита и экономичности процесса его получения. П р и м е р 1. 100 г порошка чешуйчатого природного графита марки ГЛ-1 Завальевского месторождения (ГОСТ 5279-74) с содержанием частиц размером менее 0,05 мм до 25 мас.% засыпают в реактор из нержавеющей стали, снабженный охлаждающей рубашкой и титановой мешалкой. Включают мешалку, вращающуюся со скоростью 100-120 мин^-1, и добавляют 5,5 мл 50%-ного водного раствора хромового ангидрида (плотность раствора 1,5 г/см³; хромовый ангидрид ГОСТ 2548-77). Смесь перемешивают 10 мин до полного смачивания частиц графита окислителем. Затем в реактор вводят 21 мл серной кислоты (93,6%-ной ГОСТ 2184-77) и перемешивают реакционную массу 20 мин. После этого добавляют 2 мл полиметилсилоксана ПМС-200 (ГОСТ 13032-77) и перемешивают смесь 10 мин. Затем в течение 15 мин добавляют 40 г окиси магния (ГОСТ 1216-75). По окончании стадии нейтрализации непрореагировавшей серной кислоты продукт ссыпают в полиэтиленовый мешок и герметизируют. Полученный продукт представляет собой сухой, сыпучий, некомкующийся порошок серого цвета с насыпной плотностью 0,7 г/см³. Коэффициент расширения полученного продукта при его нагревании в течение 5 с при 1280^оС составляет 100 см³г^-1 (расширение окисленного графита проводили в вертикальной трубчатой печи). При терморасширении окисленного графита хромовый ангидрид в газообразных продуктах не обнаружен. П р и м е р 2. 100 г порошка чешуйчатого природного графита марки ГЛ-1 Завальевского месторождения с содержанием частиц размером менее 0,05 мм до 25 мас. % окисляют так, как описано в примере 1, за исключением того, что после стадии обработки реакционной массы серной кислотой добавляют 2 г карбамида (ГОСТ 6691-77). Полученный продукт представляет собой сухой, сыпучий, некомкующийся порошок серого цвета с насыпной плотностью 0,7 г/см³. Коэффициент расширения продукта при его нагревании в течение 5 с при 1280^оС составляет 110 см³г^-1. При терморасширении окисленного продукта хромовый ангидрид в газообразных продуктах не обнаружен (см. пример 2 табл.). Содержание хромового ангидрида в газообразных продуктах при терморасширении окисленного графита (в г на 100 г окисленного графита) определяли следующим образом. Навеску образца окисленного графита нагревали до 700-800^оС, газообразные продукты, выделившиеся при этом, улавливали в охлаждаемой ловушке. Конденсат из ловушки количественно переносили в подкисленный водный раствор. Содержание хрома (VI) в растворе определяли спектрофотометрически с точностью ± 5% (Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. - М.: Химия, 1969, ч. 2, с. 1138-1139), а затем рассчитывали содержание хромового ангидрида в газообразных продуктах при терморасширении 100 г окисленного графита. В таблице приведены данные сравнительных примеров для марок графита ГТ-(1-2) и ГЛ-(1-2) и показатели терморасширяющегося графита. Данные таблицы показывают, что мелкодисперсный порошок ГЛ-(1-2), обработанный по предлагаемому способу, имеет коэффициент расширения 50-122 см³г^-1, что в 1,1-1,5 раза превышает коэффициент его расширения при обработке по известному способу. Введение добавки в количестве менее 0,5 мас.% в терморасширяющийся графит приводит к незначительному увеличению коэффициента расширения, а увеличение концентрации добавки выше 10 мас.% не увеличивает коэффициент расширения окисленного графита, кроме того, повышение концентрации добавки может привести к взрывоопасной ситуации, а также сильному разбрасыванию компонентов экзотермической смеси. Предлагаемый способ позволяет заменить дорогой и дефицитный крупнокристаллический графит, например, графит марки ГТ-(1-2) на доступный и более дешевый мелкокристаллический графит марки ГЛ-(1-2) для производства экзотермических противоусадочных смесей, а также исключить выброс в атмосферу токсичных соединений хрома (VI). Полученный терморасширяющийся графит может быть использован также и для изготовления огнетушащих композиций.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОРАСШИРЯЮЩЕГОСЯ ГРАФИТА, включающий обработку порошка графита водным раствором хромового ангидрида и серной кислоты и последующее введение в полученную суспензию окисленного графита сухого нейтрализующего агента, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента расширения окисленного графита и экономичности процесса, перед введением нейтрализующего агента в суспензию окисленного графита добавляют полиметилсилоксан или карбамид. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиметилсилоксан или карбамид берут в количестве 0,5 - 10 мас.%, преимущественно 1 - 2 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1