Электроугольный графит

Электроугольный графит — природный кристаллический углеродный материал, получаемый путём обогащения графитовых руд. По ГОСТ 17022-81 он относится к типу «графит электроугольный» и используется как сырьё для производства электроугольных изделий: щёток скользящего контакта, электродов для электролизёров и электропечей, токосъёмных вставок. Выпускается в виде тонкодисперсного порошка тёмно-серого цвета с характерным металлическим блеском, а также в виде пасты.

Технические характеристики и марочный состав регламентированы ГОСТ 10274-79 «Графит для производства электроугольных изделий. Технические условия» (срок действия не ограничен).

Кристаллическая структура и ключевые свойства

Графит — аллотропная модификация углерода. Его кристаллическая структура принципиально отличается от алмазной: атомы углерода в графите образуют плоские гексагональные слои (sp²-гибридизация) с прочными ковалентными связями внутри слоя. Между слоями действуют слабые силы Ван-дер-Ваальса, из-за чего слои легко сдвигаются — это и обеспечивает характерные антифрикционные и смазочные свойства. Именно поэтому при твёрдости по Моосу 1–2 материал легко режется и создаёт при трении устойчивый смазочный слой.

Электрические свойства анизотропны: вдоль базисных плоскостей удельное электрическое сопротивление существенно ниже, чем в перпендикулярном направлении. Среди неметаллических конструкционных материалов электроугольный графит обладает наилучшей электрической проводимостью — именно это делает его незаменимым в скользящих контактах и электродах.

При атмосферном давлении графит не плавится — при нагреве он переходит сразу из твёрдого состояния в газообразное (сублимирует) при температуре около 3600 °C. Это обеспечивает исключительную термостойкость при кратковременных высокотемпературных нагрузках. При длительном контакте с кислородом выше 400–500 °C происходит постепенное окисление до CO₂.

Графит относится к диамагнетикам и не реагирует на магнитное поле.

Применение электроугольного графита

Электрощётки и скользящие контакты

Основная и наиболее ответственная область применения. В составе щёточных изделий и контактных вставок электроугольный графит одновременно выполняет три функции: проводит ток, отводит тепло и смазывает контактную поверхность. Малозольные марки (ЭУЗ-М, ЭУТ-I) предпочтительны для изделий с жёсткими требованиями к стабильности переходного сопротивления и ресурсу работы.

Электроды для электролиза и дуговых электропечей

Графитовые электроды для электролизёров и дуговых электропечей при выплавке металлов изготавливают на основе электроугольного порошка со связующим. Графит снижает переходное контактное сопротивление электрической цепи и обеспечивает стабильное горение дуги. В применениях, где недопустимо загрязнение расплава металлическими примесями, используют марки с пониженным содержанием железа — ЭУЗ-М и ЭУТ-I. Подробнее о готовых изделиях — на странице графитовые электроды для электролиза.

Токопроводящие пасты

Графитовый порошок в смеси с жидкими носителями образует токопроводящую пасту — для заполнения стыковых зазоров, смазки скользящих электрических соединений и снижения переходного контактного сопротивления. Тонкодисперсные порошки (соответствующий класс тонины помола по ГОСТ) дают более стабильный и тонкий смазочный слой. Готовая паста на основе графита — паста графитовая С-1.

Марки электроугольного графита по ГОСТ 10274-79

ГОСТ 10274-79 делит электроугольный графит по месторождению исходного сырья. Марки ЭУЗ и ЭУТ — кристаллический тип графита; марка ЭУН — скрытокристаллический (аморфный) тип, что обусловливает её более высокое содержание примесей.

Группа ЭУЗ — Завальевское месторождение

Кристаллический графит трёх сортов: ЭУЗ-М (малозольный), ЭУЗ-II, ЭУЗ-III. Марка ЭУЗ-М нормирует массовую долю серы не более 0,1 % — наиболее жёсткое требование по сере среди всех марок ГОСТ 10274-79 — и зольность не более 0,5 %. Применяется в ответственных электроугольных изделиях с высокими требованиями по чистоте.

Группа ЭУТ — Тайгинское месторождение

Кристаллический графит трёх сортов: ЭУТ-I, ЭУТ-II, ЭУТ-III. Единственная группа в ГОСТ 10274-79, для которой нормируется удельная поверхность (6–15 м²/г). Этот параметр характеризует развитость микроструктуры частиц и влияет на реакционную способность и технологические свойства при формовании электроугольных изделий.

Марка ЭУН — Ногинское месторождение

Скрытокристаллический (аморфный) графит. Единственная марка данного минералогического типа в ГОСТ 10274-79. Имеет наибольшие допустимые значения по всем нормируемым примесям; применяется для изделий с менее жёсткими требованиями по электрическим характеристикам и чистоте.

Физико-химические показатели по ГОСТ 10274-79

Все значения — предельно допустимые (не более). Методы испытаний: зольность — ГОСТ 17818.4-90; сера — ГОСТ 17818.17-90; железо — ГОСТ 17818.5-90; влага — ГОСТ 17818.1-90.

Показатель	ЭУЗ-М	ЭУЗ-II	ЭУЗ-III	ЭУТ-I	ЭУТ-II	ЭУТ-III	ЭУН
Зольность, %, не более	0,5	5	7	2	5	7	13
Массовая доля серы, %, не более	0,1	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,3
Массовая доля железа, %, не более	0,15	1	1	0,8	1	1	1,9
Массовая доля влаги, %, не более	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	1,0
Удельная поверхность, м²/г	не норм.	не норм.	не норм.	6–15	6–15	6–15	не норм.

Техническое значение нормируемых параметров

Зольность — массовая доля несгораемого минерального остатка (оксиды кремния, алюминия, железа и других элементов исходной руды). Повышенная зольность увеличивает электрическое сопротивление готовых электроугольных изделий, снижает их износостойкость и при высокотемпературной эксплуатации может приводить к образованию пористости в структуре.

Массовая доля серы. Сера находится в связанном состоянии (сульфиды). При высокотемпературной термообработке изделий сера выделяет газообразные продукты (SO₂), что создаёт поры в углеродной матрице и ухудшает механические свойства.

Массовая доля железа. В присутствии кислорода при повышенных температурах железо и его оксиды выступают каталитическими центрами окисления графита, ускоряя его выгорание. В электрохимических применениях (электролиз) железо способно загрязнять электролит и влиять на чистоту получаемых металлов.

Удельная поверхность (только ЭУТ). Характеризует развитость микроструктуры частиц. Влияет на реакционную способность порошка и технологические свойства при формовании: слишком низкая удельная поверхность ухудшает сцепление со связующим, слишком высокая — увеличивает потребность в нём.

Помимо перечисленного, ГОСТ 10274-79 нормирует тонину помола (гранулометрический состав) и выход летучих веществ (следы флотореагентов после просушивания при температуре не менее 350 °C). Значения этих параметров различаются по маркам — см. страницы отдельных марок.

Форма выпуска и поставка

Электроугольный графит выпускается в виде порошка и пасты. Упаковка — многослойные бумажные мешки или мягкие специализированные контейнеры. Для поставок в районы Крайнего Севера — специальная упаковка по ГОСТ 15846. Партия — не более 10 т, одного месторождения, одной марки и одного сорта; каждую партию сопровождает документ о качестве с результатами испытаний.

Поставляем электроугольный графит марок ЭУЗ-М, ЭУЗ-II, ЭУЗ-III, ЭУТ-I, ЭУТ-II, ЭУТ-III, ЭУН по ГОСТ 10274-79. Условия поставки — по заявке.