石墨制品的制作方法

石墨制品的制作方法
【專利摘要】輻照石墨在輻照加工之后的一種用途是將其再循環(huán)到新的石墨人工制品中。這類人工制品的例子包括用于放射性核素的電極、用于鈾加工的石墨或碳制品、用于HTGR(特別是GENIVHTGR)的減速劑、用于核設(shè)施、炭過濾器、碳化硅應(yīng)用的其它類型的石墨產(chǎn)品等。這類石墨人工制品可以由最多20pph的炭黑形成，所述炭黑是由玻璃化輻照石墨形成的。任選地所述石墨人工制品可以由最多75pph的瀝青形成。
【專利說明】石墨制品
[0001]發(fā)明背景
本發(fā)明公開了一種石墨制品，其是由炭黑形式的玻璃化輻照石墨形成的。
[0002]隨著核能變?yōu)楦毡榈哪茉矗邷貧怏w反應(yīng)器(HTGR)的使用也將增多。這將增加每年生產(chǎn)的輻照石墨的量。有關(guān)處置或再循環(huán)輻照石墨的方案將進(jìn)入最前沿。
[0003]發(fā)明概述
一種方案是在加工成新的石墨人工制品之后再循環(huán)輻照石墨。這類人工制品的例子包括用于放射性核素的電極、用于鈾加工的石墨或碳制品、用于HTGR(特別是GEN IV HTGR)的減速劑、用于核設(shè)施、炭過濾器、碳化硅應(yīng)用的其它類型的石墨產(chǎn)品等。
[0004]這類石墨人工制品可以由最多20pph的炭黑形成，所述炭黑是由玻璃化輻照石墨形成的。任選地所述石墨人工制品可以由最多75pph的浙青形成。在本文上下，“pph”是百分之一的縮寫，基于100份的焦炭填料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是可以怎樣再循環(huán)輻照石墨的原理圖。
[0006]圖2是根據(jù)實(shí)施例制備的石墨的顯微圖象。
[0007]圖3-6是根據(jù)實(shí)施 例制備的石墨樣品的測量結(jié)果的圖表。
[0008]詳細(xì)說明
如圖1所示，10指的是用于再循環(huán)輻照石墨的方法的一個實(shí)施方案的概述。12顯示的是福照的整體石墨的樣品。所述石墨被玻璃化和轉(zhuǎn)化成炭黑14。炭黑14可被用來形成新的石墨人工制品16。石墨人工制品16的一種用途是應(yīng)用在核電站、特別是具有HTGR、更特別是GEN IV HTGR的電站中。
[0009]石墨人工制品16至少由炭黑14、浙青和石油焦炭形成。通常，人工制品16的配料設(shè)計(jì)基于100份焦炭。如果需要，可以使用用于人工制品16的其它前體。這種備用的前體可以包括碳纖維、交聯(lián)劑、加工助劑等。根據(jù)期望的最終應(yīng)用，可以使用各種類型的碳纖維。選擇的纖維可被用來提高人工制品16的絕緣性能、強(qiáng)度性能、傳導(dǎo)性能或其組合。
[0010]在一個實(shí)施方案中，人工制品16可以由最多20pph的炭黑14形成。在一個具體實(shí)施方案中，可使用最多約IOpph的炭黑14來形成人工制品16。在另一實(shí)施方案中，可使用最多約5pph的炭黑14來形成人工制品16。在進(jìn)一步的具體實(shí)施方案中，人工制品16可由最多約75pph的浙青、優(yōu)選約60pph的浙青、更優(yōu)選最多約50pph的浙青形成。
[0011]人工制品16不局限于由任何特定的成型技術(shù)來形成。人工制品16可以為擠壓的、模制的或等壓模制(isomolded)的石墨。通常用于前述類型的石墨的加工技術(shù)可用于形成人工制品16。在使用更高負(fù)載量的炭黑14或(在某些情形下)碳纖維的情況下，使用強(qiáng)有力的(aggressive)混合技術(shù)來提高前體混合物的均質(zhì)性可能是有利的。
[0012]制造人工制品16的示例性步驟包括，將前體研磨至要求的尺寸，混合所述前體，和形成所述人工制品。通常隨后將所形成的人工制品加熱至600-1400°C的溫度來使人工制品16碳化。然后可對所述碳化的人工制品進(jìn)行人工制品16要求的次數(shù)的浸潰和碳化步驟，以達(dá)到要求的密度。然后將該適當(dāng)?shù)刂旅芑娜斯ぶ破肥扇斯ぶ破?6。
實(shí)施例
[0013]制造了含有0-10%炭黑(％炭黑基于配料設(shè)計(jì)的干分?jǐn)?shù))的七(7)種不同石墨材料的兩個樣品，以評價隨著所述石墨內(nèi)的炭黑分?jǐn)?shù)的增大所發(fā)生的性能變化。
[0014]在制造之后,表征材料的熱膨脹系數(shù)、聲波模數(shù)(sonic modulus)、比電阻、密度和抗彎強(qiáng)度。另外，還使用光學(xué)顯微術(shù)來評價所形成的人工制品的結(jié)構(gòu)。
[0015]使用石油焦炭、粘結(jié)劑(煤焦油)浙青與不同分?jǐn)?shù)的炭黑添加劑構(gòu)成的混合物制造了小型的石墨電極。這些成分是在室溫下使用固態(tài)浙青混合在一起的。預(yù)制的混合物在炭黑含量方面按照以下表1所示來變化:
【權(quán)利要求】
1.一種石墨人工制品，其是由l-19pph的炭黑形成的，所述炭黑是由玻璃化福照石墨形成的。
2.權(quán)利要求1的石墨人工制品，其具有最多IOpph的炭黑。
3.權(quán)利要求2的石墨人工制品，其具有最多5pph的炭黑。
4.權(quán)利要求1的石墨人工制品，其中所述石墨包括擠壓的石墨。
5.權(quán)利要求1的石墨人工制品，其中所述石墨包括I旲制的石墨。
6.權(quán)利要求1的石墨人工制品，其是由最多75pph的瀝青形成的。
7.權(quán)利要求6的石墨人工制品，`其是由最多50pph的瀝青形成的。
【文檔編號】C01B31/04GK103796951SQ201280037768
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月28日
【發(fā)明者】特蕾西·阿伯斯 申請人:格拉弗技術(shù)國際控股有限公司