إن استخدام منتجات الجرافيت أعلى بكثير مما توقعنا، فما هي استخدامات منتجات الجرافيت التي نعرفها حاليًا؟
1、يستخدم كمواد موصلة
عند صهر أنواع مختلفة من الفولاذ السبائكي، أو السبائك الحديدية، أو إنتاج كربيد الكالسيوم (كربيد الكالسيوم) والفوسفور الأصفر باستخدام فرن القوس الكهربائي أو فرن القوس المغمور، يُمرَّر تيار قوي إلى منطقة الانصهار في الفرن الكهربائي عبر أقطاب كربونية (أو أقطاب خبز ذاتي مستمر - أي معجون أقطاب) أو أقطاب جرافيتية لتوليد قوس، محولاً الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، رافعاً درجة الحرارة إلى حوالي 2000 درجة مئوية، مما يُلبي متطلبات الصهر أو التفاعل. عادةً ما تُنتَج معادن المغنيسيوم والألمنيوم والصوديوم عن طريق التحليل الكهربائي بالملح المصهور. في هذه الحالة، تكون جميع المواد الموصلة للأنود في الخلية الكهربية عبارة عن أقطاب جرافيتية أو أقطاب خبز ذاتي مستمر (معجون أقطاب، وأحيانًا أنود مُخبَّأ مسبقًا). عادةً ما تكون درجة حرارة التحليل الكهربائي بالملح المصهور أقل من 1000 درجة مئوية. المواد الموصلة للأقطاب الموجبة المستخدمة في خلايا التحليل الكهربائي بالمحاليل الملحية لإنتاج الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم) وغاز الكلور هي عادةً أنودات غرافيتية. كما تستخدم المادة الموصلة لرأس فرن المقاومة المستخدم في إنتاج كربيد السيليكون أقطابًا غرافيتية. بالإضافة إلى الأغراض المذكورة أعلاه، تُستخدم منتجات الكربون والجرافيت على نطاق واسع كمواد موصلة في صناعة المحركات، كحلقات انزلاق وفرش. كما تُستخدم أيضًا كقضبان كربون في البطاريات الجافة، وقضبان كربونية لمصابيح القوس الكهربائي في كشافات أو توليد ضوء القوس الكهربائي، وأنودات في مقومات الزئبق.
مجموعة موصلة من الجرافيت
2、يستخدم كمواد مقاومة للحرارة
نظراً لقدرة منتجات الكربون والجرافيت على تحمل درجات الحرارة العالية ومتانتها العالية ومقاومتها للتآكل، يُمكن بناء العديد من بطانات أفران المعادن باستخدام كتل الكربون، مثل قاع وموقد وبطن أفران صهر الحديد، وبطانة أفران سبائك الحديد وأفران كربيد الكالسيوم، وقاع وجوانب خلايا التحليل الكهربائي للألومنيوم. كما تُصنع العديد من البوتقات المستخدمة في صهر المعادن الثمينة والنادرة، بالإضافة إلى البوتقات الجرافيتية المستخدمة في صهر زجاج الكوارتز، من سبائك الجرافيت. لا ينبغي عموماً استخدام منتجات الكربون والجرافيت المستخدمة كمواد حرارية في الأجواء المؤكسدة، لأن الكربون أو الجرافيت يذوبان بسرعة تحت درجات الحرارة العالية في الأجواء المؤكسدة.
3、يستخدم كمواد هيكلية مقاومة للتآكل
تتميز الأقطاب الجرافيتية المشبعة بالراتنجات العضوية أو غير العضوية بخصائص مقاومة جيدة للتآكل، وموصلية حرارية جيدة، ونفاذية منخفضة. يُعرف هذا النوع من الجرافيت المشبع أيضًا باسم الجرافيت غير المنفذ. ويُستخدم على نطاق واسع في إنتاج مختلف المبادلات الحرارية، وخزانات التفاعل، والمكثفات، وأبراج الاحتراق، وأبراج الامتصاص، والمبردات، والسخانات، والمرشحات، والمضخات، وغيرها من المعدات. كما يُستخدم على نطاق واسع في القطاعات الصناعية، مثل تكرير البترول، والبتروكيماويات، والهيدروميتالورجيا، وإنتاج الأحماض والقلويات، والألياف الصناعية، وصناعة الورق، ويمكنه توفير الكثير من المواد المعدنية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ. وقد أصبح إنتاج الجرافيت غير المنفذ فرعًا مهمًا في صناعة الكربون.
قارب حوض الجرافيت
4、يستخدم كمواد مقاومة للتآكل ومزلقة
تتميز مواد الكربون والجرافيت بثبات كيميائي عالٍ، بالإضافة إلى خصائص تزييت ممتازة. وغالبًا ما يستحيل تحسين مقاومة التآكل للمكونات المنزلقة باستخدام زيت التشحيم في ظروف السرعة العالية ودرجات الحرارة والضغط العاليين. ويمكن لمواد الجرافيت المقاومة للتآكل العمل دون استخدام زيت التشحيم في بيئات تآكلية عند درجات حرارة تتراوح بين -200 و2000 درجة مئوية، وبسرعات انزلاق عالية (تصل إلى 100 متر/ثانية). ولذلك، تستخدم العديد من الضواغط والمضخات التي تنقل بيئات تآكلية حلقات مكابس وحلقات مانعة للتسرب ومحامل مصنوعة من مواد الجرافيت على نطاق واسع. ولا تتطلب هذه المواد إضافة مواد تشحيم أثناء التشغيل. وتُصنع هذه المواد المقاومة للتآكل عن طريق تشريب مواد الكربون أو الجرافيت العادية براتنج عضوي أو مواد معدنية سائلة. كما يُعد مستحلب الجرافيت مادة تشحيم جيدة للعديد من عمليات معالجة المعادن (مثل سحب الأسلاك وسحب الأنابيب).
حلقة مانعة للتسرب من الجرافيت
5、كمواد معدنية عالية الحرارة ونقية للغاية
المواد الهيكلية المستخدمة في الإنتاج، مثل بوتقات نمو البلورات، وحاويات التكرير الإقليمية، والأقواس، والتركيبات، وسخانات الحث، وغيرها، تُصنع جميعها من مواد جرافيت عالية النقاء. كما تُصنع ألواح وقواعد عزل الجرافيت المستخدمة في الصهر بالتفريغ، بالإضافة إلى مكونات مثل أنابيب وقضبان وألواح وشبكات أفران مقاومة درجات الحرارة العالية، من مواد جرافيت. للمزيد، تفضل بزيارة www.futmetal.com
وقت النشر: ٢٤ سبتمبر ٢٠٢٣