Specifiche della materia prima grafite

Per grafite ad elevata-purezza si intende generalmente la grafite con un contenuto di carbonio superiore al 99,99%. La sua struttura organizzativa può essere divisa in tre categorie: struttura a grana-grossolana, struttura a grana-fine e struttura a grana ultra-fine-. La grafite ad elevata{8}}purezza è ampiamente utilizzata nei forni di silicio monocristallino-Czochralski. Il materiale di base dei circuiti integrati sono principalmente chip di silicio monocristallo-. Attualmente, il processo di crescita del monocristallo di silicio adotta principalmente il metodo Czochralski (CZ). Altri metodi includono il metodo Czochralski del campo magnetico (MCZ), il metodo della zona (FZ) e il metodo di estrazione dei cristalli a doppio crogiolo. Il silicio monocristallino Czochralski-utilizzato nell'industria elettronica globale rappresenta circa l'80% del consumo totale di silicio monocristallino. Le parti in grafite nei forni di silicio monocristallino-Czochralski sono materiali di consumo. Per la lavorazione del sistema di riscaldamento dei forni di silicio monocristallino Czochralski vengono utilizzati materiali di grafite di elevata purezza-.

Un altro uso importante della grafite ad elevata{0}}purezza è la lavorazione in vari tipi di crogioli per la produzione di metalli rari o metalli ad elevata-purezza e materiali non-metallici. Anche l'elettrodo di grafite per l'analisi spettrale è un tipo di grafite ad elevata-purezza, che può essere utilizzata per l'analisi spettrochimica di tutti gli elementi tranne il carbonio. L'elettrodo di grafite per l'analisi spettrale è formato mediante il metodo di estrusione. Il contenuto di elementi impuri del prodotto finito non deve essere superiore a 6*10-5. Quando si preparano campioni standard per l'analisi spettrale e si catturano le impurità utilizzando metodi chimici, è necessario utilizzare polvere di carbonio spettralmente pura o polvere di grafite spettralmente pura. I requisiti relativi al contenuto di impurità di questi due materiali ad alta-purezza sono 6*10-5; in alcune applicazioni, il contenuto di carbonio deve raggiungere il 99,9995% e il contenuto totale di ceneri è inferiore a 5*10-6. Esistono tre metodi di stampaggio per la grafite ad elevata purezza: stampaggio per estrusione, stampaggio per compressione e pressatura isostatica.

La grafite è uno dei materiali di decelerazione e dei materiali riflettenti utilizzati nella costruzione di reattori nucleari. I primi reattori erano tutti pile di grafite. La grafite per i reattori nucleari utilizzata come materiale strutturale è molto più rigorosa e più costosa degli elettrodi di grafite in termini di selezione delle materie prime, controllo del processo e ispezione del prodotto finito. La grafite per i reattori nucleari deve avere le seguenti proprietà: piccolo assorbimento di neutroni lenti, buona resistenza alle alte-temperature, elevata resistenza allo shock termico, buone prestazioni di decelerazione dei neutroni veloci, dimensioni stabili sotto irradiazione e contenuto minimo di impurità. Il contenuto di elementi come boro e cadmio che assorbono facilmente i neutroni deve essere rigorosamente controllato.

La grafite nucleare deve avere una densità di volume M maggiore perché l'effetto di decelerazione della grafite sui neutroni veloci è ottenuto dalla collisione dei neutroni veloci con gli atomi di carbonio. Maggiore è il numero di atomi di carbonio in un'unità di volume, migliore è l'effetto. Pertanto, la densità del volume è uno dei principali indicatori della grafite nucleare. La densità del volume è anche direttamente correlata alla porosità e alla permeabilità della grafite. Per evitare la perdita di combustibile nucleare e di vettore di calore, la porosità e la permeabilità devono essere ridotte ad un certo livello. La resistenza meccanica della grafite è legata anche alla sua densità volumetrica. Generalmente, la densità del volume del nucleo di grafite utilizzato negli stack di grafite è di 1,7-1,75 g/cm³.

I reattori nucleari utilizzati per la produzione di energia sono attualmente principalmente reattori ad acqua pressurizzata che non richiedono grafite, ma gli esperti prevedono che i reattori raffreddati con gas ad alta temperatura-- abbiano grandi prospettive di sviluppo. I reattori raffred utilizzare come energia.

Sebbene la definizione internazionale di grafite isotropa debba essere ulteriormente chiarita, alcuni indicatori di prestazione fisica nelle direzioni del diametro e della lunghezza del prodotto vengono generalmente misurati e vengono calcolati i loro rapporti. Alcuni sono espressi dal rapporto dei coefficienti di dilatazione termica e quelli più semplici sono espressi dal rapporto di resistività. Il rapporto di anisotropia è compreso tra 1,0 e 1,1, ovvero prodotti isotropi, mentre quando supera 1,1 si parla di prodotti anisotropi. Oltre al coke di petrolio generale, la grafite isotropa utilizza anche coke di pece modificato, coke di pece naturale, coke di petrolio ossidato, coke di petrolio grezzo non calcinato, grafite naturale, ecc.