Die synthetische Graphitindustrie wird voraussichtlich die 9,2-Milliarden-USD-Marke überschreiten – warum?
Es ist eine der am häufigsten verwendeten Graphitarten in vielen industriellen Anwendungen. In diesem Leitfaden werden wir alle grundlegenden Aspekte von synthetischem Graphit untersuchen.
Von Eigenschaften, Qualitäten, Herstellungsverfahren bis hin zu Verwendungsmöglichkeiten, um nur einige hervorzuheben.
Lassen Sie uns direkt eintauchen:
Was ist künstlicher Graphit?
Synthetischer Graphit, auch künstlicher Graphit genannt, ist ein von Menschenhand hergestelltes Material, das aus kohlenstoffhaltigen Materialien gewonnen wird. Man erhält ihn durch die Wärmebehandlung von Materialien mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie etwa Petrolkoks.
Dieser Prozess führt zu einer sehr geordneten Anordnung der Kohlenstoffatome, wodurch der Graphit thermisch und elektrisch leitfähig wird.
Die einfachste chemische Formel lautet C, was bedeutet, dass der Diamant nur aus Kohlenstoffatomen in hexagonaler Kristallstruktur besteht. Die Gesamtkosten für synthetischen Graphit schwanken in Abhängigkeit von den individuellen Eigenschaften des Endprodukts, einschließlich Reinheit und Größe.
Wichtige Eigenschaften von synthetischem Graphit
· Wärmeleitfähigkeit
Durch den Einsatz von synthetischem Graphit in Ihrer Anwendung profitieren Sie von verbesserter Wärmeleitfähigkeit das ermöglicht die Wärmeübertragung. Diese Eigenschaft ermöglicht es, bei sehr hohen Betriebstemperaturen zu arbeiten, wie sie in Öfen und Wärmetauscheranwendungen vorkommen.
· Elektrische Leitfähigkeit
Aufgrund seiner elektrischen Leitfähigkeit eignet sich synthetischer Graphit ideal für den Einsatz in Branchen wie der Elektronik- und Batterieherstellung, da er die Leistung und Produktivität verbessern kann.
· Chemische Beständigkeit
Synthetischer Graphit weist eine bemerkenswerte Beständigkeit gegenüber chemischen Reaktionen auf und ist daher ideal für korrosive Bereiche in der chemischen Verarbeitungsindustrie geeignet.
· Schmierfähigkeit
Synthetischer Graphit bietet natürliche Schmiereigenschaften, die Ihnen helfen, die Reibung in den meisten mechanischen Anwendungen wie Lagern und Dichtungen zu verringern.
Herstellungsprozess von synthetischem Graphit
· Rohstoffauswahl
Der erste Schritt bei der Herstellung von synthetischem Graphit ist die Wahl des Ausgangsmaterials, das reich an Kohlenstoff sein sollte.
Bei der primären synthetischen Graphitherstellung wird Petrolkoks oder pechbasierter Kohlenstoff verwendet. Bei der sekundären synthetischen Graphitherstellung wird dagegen recycelter Graphitabfall aus anderen Herstellungsprozessen verwendet. In beiden Fällen ist die ausgewählte Kohlenstoffquelle extrem rein und muss bei hohen Temperaturen stabil sein.
Ihr Ziel ist es, die Eigenschaften des verwendeten Materials zu steuern, um ein konstantes Endprodukt zu erhalten. Die Wahl der richtigen Rohstoffart legt den Grundstein für die hohe Leitfähigkeit, Haltbarkeit und andere wünschenswerte Eigenschaften von synthetischem Graphit.
Dieser Schritt ist wichtig, um synthetischen Graphit kostengünstig herzustellen.
· Backvorgang
Im nächsten Schritt der synthetischen Graphitherstellung unterzieht man das Rohmaterial einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von etwa 1000 °C. Dazu entfernt man die brennbaren Teile, sodass die verbleibenden Kohlenstoffatome in der Struktur kompakt und kristallin werden.
Bedenken Sie, dass das Verfahren für die Primärsynthese von synthetischem Graphit und die Synthese von synthetischem Graphit aus anderen Graphitprodukten von Bedeutung ist.
Sie sorgen dafür, dass das Material steif wird, aber gleichzeitig einer bestimmten Kraft standhält. Der Backvorgang ist entscheidend, da er das Kohlenstoffmaterial für den Hochtemperatur-Graphitierungsprozess vorbereitet. Dadurch erhält synthetischer Graphit seine wesentlichen Eigenschaften wie Festigkeit und Leitfähigkeit.
· Graphitierung
Die endgültige Struktur des synthetischen Graphits erreichen Sie in einem Prozess, der als Graphitierung. In diesem Schritt backen sie das Kohlenstoffmaterial und erhitzen es dann erneut bei höheren Temperaturen von etwa 2500 bis 3000 °C. Bei diesen Temperaturen ordnen sich die Kohlenstoffatome in einem für Graphit typischen Muster neu an.
Bei primärem und sekundärem synthetischem Graphit wird das Material durch diesen Prozess in eine Form mit hoher Leitfähigkeit umgewandelt. Durch die hohe Temperatur kann das erforderliche Graphitgitter gebildet werden, wodurch die thermische und elektrische Leitfähigkeit des Materials verbessert wird. Diese Merkmale sind entscheidend, um zu verstehen, wie synthetischer Graphit für den praktischen Einsatz hergestellt wird.
· Reinigung und Veredelung
Dann, anders als die natürlicher Graphit, setzen Sie den Prozess fort, um den synthetischen Graphit zu reinigen, der bei der Herstellung von Graphitelektroden verwendet wird. Dadurch ist es möglich, die Kundenstandards des Materials unter Berücksichtigung seiner Verwendung, wie z. B. Elektronik, Batterien und Hochtemperatureinsatz, zu erreichen.
Bedenken Sie, dass die Reinheitsgrade durch den Einsatz chemischer und/oder thermischer Reinigungsverfahren erreicht werden können.
Bei sekundärem synthetischem Graphit ist es wichtig, alle Verunreinigungen aus den recycelten Materialien zu entfernen, bevor dieser Schritt durchgeführt wird. Der letzte Prozess bei der Graphitherstellung kann auch die Formgebung des Graphits für bestimmte Anwendungen oder seine Beschichtung umfassen. Indem Sie eine hohe Reinheit sicherstellen, stellen Sie sicher, dass synthetischer Graphit in verschiedenen wettbewerbsfähigen Anwendungen die gewünschte Leistung und Haltbarkeit aufweist.
Sorten von synthetischem Graphit
1. Primärer synthetischer Graphit
Sie stellen primären synthetischen Graphit aus kohlenstoffhaltigen Rohstoffen wie Petrolkoks oder Pech her und durchlaufen eine Hochtemperatur-Graphitierung. Er besitzt eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit. Außerdem wird er häufig in der Elektronik-, Batterie- und Metallurgieindustrie verwendet.
Da primärer synthetischer Graphit direkt aus den Rohstoffen hergestellt wird, enthält er weniger Verunreinigungen und weist wesentlich gleichmäßigere Eigenschaften auf.
Sie können diese Graphitsorte immer dann verwenden, wenn Sie an einem Projekt arbeiten, bei dem es auf hohe Hitzebeständigkeit, Leitfähigkeit und Haltbarkeit des benötigten Materials ankommt.
2. Sekundärer synthetischer Graphit
Sekundärer synthetischer Graphit wird aus Graphitrückständen hergestellt, die bei anderen Prozessen wie der Elektrodenherstellung oder der mechanischen Bearbeitung anfallen.
Es weist ähnliche Eigenschaften wie der primäre synthetische Graphit auf, einschließlich elektrischer und thermischer Leitfähigkeit. Aufgrund des Recyclings kann es jedoch eine geringere Reinheit aufweisen.
Sekundärer synthetischer Graphit ist günstig und daher ideal für Anwendungen, bei denen spezielle Reinheit nicht zwingend erforderlich ist. Solche Anwendungen können Schmiermittel, Brechungselemente oder minderwertige leitende Materialien umfassen. Durch die Beschaffung von sekundärem Graphit tragen Sie zur Wiederverwendung von Abfallgraphit bei und verringern so den ökologischen Fußabdruck.
Was kostet synthetischer Graphit?
Die Preise für synthetischen Graphit variieren je nach:
- Reinheit
- Graphitqualität
- Partikelgröße
- Besondere Bedürfnisse einer Branche
Die normalen Durchschnittskosten für synthetischen Graphit liegen zwischen $2.000 und $20.000 pro Tonne. Beispielsweise ist synthetischer Graphit mit höherer Reinheit, der in bestimmten Bereichen wie Batterien oder Hochleistungselektroden verwendet wird, teuer.
Auch der synthetische Graphit unterliegt periodischen Trends, je nach Marktnachfrage zu steigen oder zu fallen. Zu diesen Nachfragen können beispielsweise die Automobilherstellung, die Stahlherstellung und die Energiespeicherindustrie gehören.
Andere Merkmale wie Größe und Form wirken sich ebenfalls auf den Preis aus. Daher ist es besser, die Lieferanten nach den genauen Preisen entsprechend Ihren Projektanforderungen zu fragen.
Verwendung von synthetischem Graphit
· Synthetische Graphitanode
Sie verwenden synthetische Graphitanoden in Batterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, aufgrund ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit und Lebensdauer. Dieses Material hat auch die Fähigkeit, Energie zu speichern und freizugeben, was für Produkte wie Elektroautos und tragbare Geräte von Vorteil ist.
· Synthetische Graphitelektroden
In Lichtbogenöfen zur Stahlherstellung sind Sie auf Elektroden aus synthetischem Graphit angewiesen. Solche Elektroden sind wesentlich hitzebeständiger und verfügen über eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit, die sie für den Schmelzprozess geeignet macht.
· Elektrolytisches Verfahren
Im elektrolytischen Prozess wird synthetischer Graphit verwendet, da er leitfähige Eigenschaften besitzt, die reibungslose elektrochemische Prozesse ermöglichen und daher nicht reagieren. Er wird üblicherweise bei Vorgängen wie der Aluminiumraffination oder bei allen Prozessen verwendet, bei denen sowohl Stabilität als auch Leitfähigkeit erforderlich sind.
· Synthetische Graphitplatten
In der Elektronik werden synthetische Graphitplatten zur Wärmeableitung verwendet. Diese Graphitplatten leiten auch Wärme ab. Dadurch werden empfindliche Strukturen und Komponenten in Geräten wie Smartphones, Tablets, Laptops usw. geschützt und die optimale Nutzung und Haltbarkeit verbessert.
· Synthetisches Graphitpulver
Auf die eine oder andere Weise Graphitpulver kann für viele Zwecke verwendet werden. Es findet Anwendung in Arbeitsflüssigkeiten, Beschichtungen und Tinten und insbesondere bei der Herstellung von Schmiermitteln, leitfähigen Beschichtungen und Farben.
Aufgrund seiner feinen Partikelgröße und Leitfähigkeit eignet es sich ideal zur Verbesserung der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit in jedem Produkt.
· Leitfähige Füllstoffe
Synthetischer Graphit wird als leitfähiger Füllstoff in Kunststoff- und Gummiprodukten verwendet. Dies verbessert die elektrische Leitfähigkeit des Materials und kann in Anwendungen wie der EMI-Abschirmung in der Elektronik eingesetzt werden.
· Synthetischer Graphit für Lithiumbatterien
In Lithiumbatterienverwenden Sie synthetischen Graphit als Anodenmaterial, da dieser eine einfache Zugänglichkeit und Speicherung/Freisetzung von Lithiumionen bietet. Dies führt zu längeren Zyklen und einer besseren Betriebsleistung, insbesondere in Bereichen wie Elektrofahrzeugen und Energiespeicherung.
· Reibmaterial
Synthetischer Graphit wird als Füllstoff in Reibungsprodukten wie Bremsbelägen und Kupplungen verwendet. Er ist selbstschmierend. Dies trägt dazu bei, den Verschleiß der Bremse zu verringern und sorgt auch bei hohen Temperaturen für eine gute Bremswirkung.
· Gießerei Geschäfte
In Gießereien wird synthetischer Graphit zur Isolierung und wegen seiner Eigenschaft, sich bei Erhitzung nicht auszudehnen, eingesetzt. Er erleichtert den Gießvorgang und gewährleistet die Bildung exakter Formen und Teile beim Metallguss, insbesondere beim Schmieden von Stahl und Eisen.
· Bipolarplatten für Brennstoffzellen
Synthetischer Graphit wird aufgrund seiner Leitfähigkeit und Korrosionsneigung für Anwendungen in Bipolarplatten für Brennstoffzellen verwendet. Diese Platten werden zur Bildung von Brennstoffzellen verwendet und erleichtern die Energieumwandlung in Energiesystemen, die auf Wasserstoff basieren.
· Gummi- und Kunststoffmischungen
In Gummi- und Kunststoffmischungen wird synthetischer Graphit als Zusatzstoff verwendet, um Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit und Flexibilität zu erzielen. Dadurch wird das Material stärker und nützlicher für anspruchsvolle industrielle Anwendungen oder Verwendungen wie Dichtungen, Dichtungsringe und Isoliermaterial.
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FAQs
1. Ist Graphit natürlich oder synthetisch?
Graphit kann sowohl natürlich vorkommen als auch künstlich hergestellt sein. Natürlicher Graphit wird aus dem Boden gewonnen, während synthetischer Graphit in einem Prozess mit hohen Temperaturen aus kohlenstoffhaltigen Substanzen hergestellt wird. Beide haben einzigartige Eigenschaften und werden in verschiedenen Fertigungsindustrien eingesetzt.
2. Wie ist der Vergleich zwischen natürlichem Graphit und synthetischem Graphit?
Natürlicher Graphit ist im Allgemeinen billiger, weist jedoch keinen hohen Reinheitsgrad und keine hohe Einheitlichkeit auf. Die Kosten für synthetischen Graphit sind höher.
Es bietet jedoch eine hohe Reinheit, elektrische Leitfähigkeit und einfache Leistungsregulierung, sodass es für hohe Leistungen geeignet ist.
3. Woraus besteht synthetischer Graphit?
Synthetischer Graphit wird aus kohlenstoffhaltigen Komponenten wie Pechkoks oder Kohlenteer gewonnen. Diese Materialien werden hohen Temperaturen ausgesetzt, was als Graphitierung bezeichnet wird. Dabei werden die Kohlenstoffatome in einer kristallinen Graphitanordnung angeordnet.
4. Wie groß ist der Markt für synthetischen Graphit?
Der Markt für synthetischen Graphit wächst aufgrund von Branchen wie der Herstellung von Elektrofahrzeugen, der Energiespeicherung und der Stahlerzeugung. Aufgrund der stetig steigenden Nachfrage nach Hochleistungsbatterien und leitfähigen Materialien wird das Marktvolumen bis 2028 voraussichtlich mehrere Milliarden Dollar betragen.
5. Wie hoch ist der Preis für synthetischen Graphit pro Tonne?
Die Kosten für synthetischen Graphit pro Tonne hängen von der Reinheit des Graphits, der Partikelgröße und den Marktbedingungen ab. Die durchschnittlichen Kosten liegen bei etwa $2.000 bis $20.000 pro Tonne, wobei die Preise für hochreinen synthetischen Graphit am oberen Ende der Skala liegen.
6. Wie lautet der HS-Code für synthetisches Graphitpulver?
Die für synthetisches Graphitpulver zugewiesene HS-Codenummer lautet 38011000. Sie wird für Zollzwecke und den internationalen Handel verwendet, sodass synthetische Graphitprodukte auf dem internationalen Markt leicht unterschieden werden können.
7. Warum ist in der EU eine CE-Zertifizierung für synthetischen Graphit erforderlich?
Die CE-Zertifizierung garantiert, dass synthetische Graphitprodukte den EU-Sicherheits-, Gesundheits- und Umweltvorschriften entsprechen. Wenn Sie außerdem beabsichtigen, synthetischen Graphit in der Europäischen Union zu verkaufen oder zu verwenden, ist diese Zertifizierung ein Muss, da sie beweist, dass alle erforderlichen Vorschriften eingehalten wurden.
Abschluss
Synthetischer Graphit weist in verschiedenen Bereichen verbesserte Eigenschaften auf. Dank seiner hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit, Reinheit und Korrosionsbeständigkeit ist er nach wie vor ein unverzichtbares Material für moderne Anwendungen.
