Графит аккумуляторный

Графит аккумуляторный — кристаллический углеродный материал, который применяется в производстве щелочных аккумуляторов и антифрикционных изделий из цветных металлов. Материал получают обогащением природных графитовых руд и графитосодержащих отходов металлургических производств. Ниже подробно рассмотрены марки, физико-химические характеристики, области применения и условия поставки аккумуляторного графита.

Что представляет собой графит аккумуляторный

Аккумуляторный графит (ГАК) — это порошкообразный кристаллический графит с низким содержанием примесей. Основу материала составляет углерод; зольность в зависимости от марки не превышает 0,5–2 %. Внешне ГАК — это порошок серого цвета от светло-серебристого до тёмно-серого оттенка, жирный на ощупь, оставляющий следы на поверхностях при контакте.

Графит обладает слоистой кристаллической структурой гексагонального типа. Слабые связи между слоями (плоскостями базиса) обеспечивают способность графита легко расслаиваться и прилипать тонкой плёнкой к твёрдым поверхностям. Именно эта особенность определяет его антифрикционные свойства.

Графит химически инертен в большинстве сред при нормальных условиях, не растворяется в воде и органических растворителях. При нормальном атмосферном давлении графит не плавится, а сублимирует (переходит из твёрдого состояния в газообразное) при температуре около 3600 °C.

Марки аккумуляторного графита ГАК и их назначение

Аккумуляторный графит выпускается трёх марок в соответствии с ГОСТ 10273-79 (с Изменениями № 1, 2, 3). Обозначения марок установлены по ГОСТ 17022-81. Каждая марка имеет строго определённое назначение, отличается от других уровнем чистоты и допустимым содержанием примесей.

ГАК-1 — графит для аккумуляторных изделий специального назначения

Марка ГАК-1 отличается наименьшей зольностью среди всех аккумуляторных графитов — не более 0,5 %. Это означает массовую долю углерода не менее 99,5 %. Содержание железа ограничено нормой 0,15 %, что существенно ниже, чем у остальных марок. Графит ГАК-1 предназначен для аккумуляторных изделий специального назначения, где критична высокая чистота материала.

ГАК-2 — графит для щелочных аккумуляторов и антифрикционных изделий

ГАК-2 допускает зольность до 1,0 % и массовую долю железа до 0,5 %. Марка предназначена для двух основных направлений: изготовления активных масс щелочных аккумуляторов и производства масс графитированных антифрикционных изделий из цветных металлов.

ГАК-3 — графит для антифрикционных изделий из цветных металлов

ГАК-3 имеет зольность до 2,0 % и расширенный диапазон pH водной вытяжки (6,5–10,0 вместо 6,5–9,0 у ГАК-1 и ГАК-2). Эта марка предназначена исключительно для изготовления масс графитированных антифрикционных изделий из цветных металлов. В отличие от ГАК-1 и ГАК-2, марка ГАК-3 не применяется для изготовления активных масс аккумуляторов.

Физико-химические характеристики графита ГАК по ГОСТ 10273-79

Основные контролируемые параметры аккумуляторного графита — зольность, массовая доля ионов хлора, железа и влаги, кислотность водной вытяжки (pH), а также тонина помола. Все нормы приведены в таблице 2 ГОСТ 10273-79 (в редакции Изм. № 3).

Показатель	ГАК-1	ГАК-2	ГАК-3
Зольность, %, не более	0,5	1,0	2,0
Массовая доля ионов хлора, %, не более	0,1	0,1	0,1
Массовая доля железа, %, не более	0,15	0,5	0,5
Массовая доля влаги, %, не более	1,0	1,0	1,0
pH водной вытяжки	6,5–9,0	6,5–9,0	6,5–10,0
Остаток на сетке № 016К, %, не более	50	50	50
Остаток на сетке № 0063К, %	90–50	95–60	95–60

Что означают ключевые показатели

Зольность — основной индикатор чистоты графита. Зола — это несгораемый минеральный остаток после прокаливания навески графита. Чем ниже зольность, тем выше массовая доля углерода в материале. Для ГАК-1 зольность ≤ 0,5 % соответствует содержанию углерода ≥ 99,5 %; для ГАК-3 при зольности ≤ 2,0 % содержание углерода составляет ≥ 98 %. Определение зольности проводят по ГОСТ 17818.4-90.

Массовая доля ионов хлора контролируется потому, что хлориды вызывают коррозию металлических компонентов аккумуляторов и снижают ресурс электродов. Норма для всех марок — не более 0,1 %. Определение — по ГОСТ 17818.18-90.

Массовая доля железа — важный параметр для аккумуляторного применения: примеси железа негативно влияют на электрохимические характеристики активных масс. ГАК-1 допускает не более 0,15 % Fe, тогда как для ГАК-2 и ГАК-3 норма мягче — до 0,5 %. Определение — по ГОСТ 17818.5-90.

Влажность ограничена до 1 % для всех марок. Повышенная влажность способствует комкованию порошка и затрудняет его дозирование при приготовлении аккумуляторных масс. Определение — по ГОСТ 17818.1-90.

Тонина помола характеризует гранулометрический состав порошка. Остаток на сетке № 016К (размер ячейки 160 мкм) для всех марок не превышает 50 %, что означает: не менее половины частиц проходят через сетку с ячейкой 160 мкм. Остаток на сетке № 0063К (размер ячейки 63 мкм) нормируется диапазоном: для ГАК-1 от 50 до 90 %, для ГАК-2 и ГАК-3 — от 60 до 95 %. Определение — по ГОСТ 17818.2-90.

pH водной вытяжки характеризует кислотно-щелочную реакцию водного экстракта графита. Нейтральная или слабощелочная среда (pH 6,5–9,0 для ГАК-1 и ГАК-2; 6,5–10,0 для ГАК-3) обеспечивает совместимость графита со щелочными электролитами и цветными металлами в антифрикционных композициях.

Общие физические свойства кристаллического графита

Аккумуляторный графит, как разновидность природного кристаллического графита, наследует все характерные физические свойства этого минерала. Графит обладает высокой электропроводностью, что обусловлено наличием делокализованных электронов в его слоистой структуре. Теплопроводность графита анизотропна: вдоль кристаллографических слоёв она значительно выше, чем в поперечном направлении.

Химическая стойкость графита позволяет ему работать как в кислых, так и в щелочных средах, что критически важно для аккумуляторных применений. Графит устойчив к воздействию большинства кислот и щелочей при обычных температурах. На воздухе окисление графита начинается при температурах выше 400 °C.

Смазывающая способность графита (антифрикционность) обусловлена лёгким скольжением графеновых слоёв друг относительно друга. Это свойство используется при производстве антифрикционных изделий из цветных металлов, куда ГАК вводится как компонент шихты.

Дополнительное требование ГОСТ 10273-79: в графите всех марок не допускается наличие примесей, видимых невооружённым глазом.

Получение аккумуляторного графита из природного сырья

Согласно ГОСТ 10273-79 аккумуляторный графит получают при раздельном или совместном обогащении двух видов сырья: природных графитовых руд и графитосодержащих отходов металлургических производств.

Обогащение природных графитовых руд включает несколько стадий: дробление и измельчение породы, флотационное выделение графита из вмещающей породы и последующую доочистку (химическую и/или термическую) для снижения зольности до нормативных значений. Графитосодержащие отходы металлургии (например, доменные скрапы) также подвергаются обогащению для извлечения графитовой составляющей.

Каждая партия графита оформляется документом о качестве. В документе указываются: наименование и марка продукции, вид сырья (природная руда, отходы металлургии или их смесь), номер партии, дата отгрузки, масса партии и подтверждение соответствия качества требованиям ГОСТ 10273-79.

Области применения аккумуляторного графита ГАК

Основные направления использования аккумуляторного графита определены его марочным назначением по ГОСТ 10273-79.

Производство активных масс щелочных аккумуляторов

Графит марок ГАК-1 и ГАК-2 вводится в состав активных масс электродов щелочных (никель-кадмиевых, никель-железных) аккумуляторов. В активной массе графит выполняет роль токопроводящей добавки: он формирует электрический контакт между частицами активного вещества (оксидов металлов) и токоотводом. За счёт высокой электропроводности графит снижает внутреннее сопротивление электрода и повышает токоотдачу аккумулятора.

Для аккумуляторных электродов специального назначения (военная техника, авиация, ответственные промышленные системы) применяется ГАК-1 с минимальной зольностью и минимальным содержанием железа, что обеспечивает стабильные электрохимические характеристики на протяжении всего срока эксплуатации.

Графитированные антифрикционные изделия из цветных металлов

Марки ГАК-2 и ГАК-3 применяются при производстве графитированных антифрикционных изделий из цветных металлов — подшипников скольжения, втулок, вкладышей. Графит вводится в шихту на основе меди, бронзы или других цветных металлов методами порошковой металлургии. В готовом изделии частицы графита обеспечивают самосмазывание поверхности трения, что снижает коэффициент трения и увеличивает износостойкость узла.

Правила приёмки и контроль качества графита ГАК

Графит принимают партиями. Партией считается количество графита одной марки, полученного из одного вида сырья и оформленного одним документом о качестве. Для контроля качества от партии отбирают не менее 10 % мешков. Если партия состоит из 10 и менее мешков — пробы берут от каждого.

При транспортировке в специализированных контейнерах пробы отбирают от каждого контейнера. Отбор и подготовка проб для испытаний — по ГОСТ 17817-78.

Массовую долю ионов хлора определяют при освоении новых участков и горизонтов, а на действующих предприятиях — не реже одного раза в месяц. При неудовлетворительных результатах хотя бы по одному показателю проводят повторные испытания на удвоенном количестве точечных проб от той же партии.

Упаковка, маркировка и хранение графита аккумуляторного

Аккумуляторный графит упаковывают в четырёх- или пятислойные бумажные мешки или в мягкие специализированные контейнеры для сыпучих грузов типа МК. Масса нетто графита в одном мешке не должна превышать 30 кг.

На каждом мешке или контейнере указывают: наименование предприятия-изготовителя, наименование и марку продукции, номер партии, массу нетто, дату изготовления, вид сырья и обозначение ГОСТ 10273-79. Транспортная маркировка выполняется по ГОСТ 14192 с обязательным нанесением манипуляционного знака «Беречь от влаги».

Хранить аккумуляторный графит необходимо в сухих закрытых помещениях, исключая попадание влаги, так как повышенная влажность приводит к комкованию порошка и затрудняет его дальнейшую переработку. Транспортировка допускается всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах. Графит в контейнерах МК перевозят по железной дороге повагонными отправками в полувагонах.

Формы поставки графита аккумуляторного

Аккумуляторный графит ГАК поставляется в виде порошка в следующих вариантах тары: бумажные многослойные мешки массой нетто до 30 кг и мягкие контейнеры (биг-бэги) типа МК для крупных партий. Поставка осуществляется партиями с обязательным документом о качестве, содержащим результаты испытаний по всем нормируемым показателям.

Реализуем графит аккумуляторный ГАК-1, ГАК-2, ГАК-3 в заявочном порядке. Условия поставки, объёмы и сроки — по согласованию.