碳素是什么？

【專家解說】：碳素 炭和石墨材料是以碳元素為主的非金屬固體材料，其中炭材料基本上由非石墨質(zhì)碳組成的材料，而石墨材料則是基本上由石墨質(zhì)碳組成的材料。為了簡便起見，有時(shí)也把炭和石墨材料統(tǒng)稱為炭素材料（或碳材料）。 炭素制品按產(chǎn)品用途可分為石墨電極類、炭塊類、石墨陽極類、炭電極類、糊類、電炭類、炭素纖維類、特種石墨類、石墨熱交換器類等。石墨電極類根據(jù)允許使用電流密度大小，可分為普通功率石墨電極。高功率電極、超高功率電極。炭塊按用途可分為高爐炭塊、鋁用炭塊、電爐塊等。炭素制品按加工深度高低可分為炭制品、石墨制品、炭纖維和石墨纖維等。炭素制品按原料和生產(chǎn)工藝不同，可分為石墨制品、炭制品、炭素纖維、特種石墨制品等。炭素制品按其所含灰分大小，又可分為多灰制品和少灰制品（含灰分低于l％）。 我國炭素制品的國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和部頒技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是按產(chǎn)品不同的用途和不同的生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行分類的。這種分類方法，基本上反映了產(chǎn)品的不同用途和不同生產(chǎn)過程，也便于進(jìn)行核算，因此其計(jì)算方法也采用這種分類標(biāo)準(zhǔn)。下面介紹炭素制品的分類及說明。 一、炭和石墨制品 (一)石墨電極類 主要以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青作結(jié)合劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機(jī)加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對(duì)爐料進(jìn)行加熱熔化的導(dǎo)體，根據(jù)其質(zhì)量指標(biāo)高低，可分為普通功率、高功率和超高功率。石墨電極包括： （1）普通功率石墨電極。允許使用電流密度低于 17A／厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。 （2）抗氧化涂層石墨電極。表面涂覆一層抗氧化保護(hù)層的石墨電極，形成既能導(dǎo)電又耐高溫氧化的保護(hù)層，降低煉鋼時(shí)的電極消耗。 （3）高功率石墨電極。允許使用電流密度為18～25A／厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼的高功率電弧爐。 （4）超高功率石墨電極。允許使用電流密度大于 25A／厘米 2的石墨電極。主要用于超高功率煉鋼電弧爐。 （二）石墨陽極類 主要以石油焦為原料，煤瀝青作粘結(jié)劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、浸漬、石墨化、機(jī)加工而制成。一般用于電化學(xué)工業(yè)中電解設(shè)備的導(dǎo)電陽極。包括： （1）各種化工用陽極板。 （2）各種陽極棒。 （三）特種石墨類 主要以優(yōu)質(zhì)石油焦為原料，煤瀝青或合成樹脂為粘結(jié)劑，經(jīng)原料制備、配料、混捏、壓片、粉碎、再混捏、成型、多次焙燒、多次侵漬、純化及石墨化、機(jī)加工而制成。一般用于航天、電子、核工業(yè)部門。 它包括光譜純石墨，高純、高強(qiáng)、高密以及熱解石墨等。 （四）石墨熱交換器 將人造石墨加工成所需要的形狀，再用樹脂浸漬和固化而制成的用于熱交換的不透性石墨制品，它是以人造不透性石墨為基體加工而成的換熱設(shè)備，主要用于化學(xué)工業(yè)。包括： （1）塊孔式熱交換器； （2）徑向式熱交換器； （3）降膜式熱交換器； （4）列管式熱交換器。 （五）炭電極類 以炭質(zhì)材料如無煙煤和冶金焦（或石油焦）為原料、煤瀝青為粘結(jié)劑，不經(jīng)過石墨化，經(jīng)壓制成型而燒成的導(dǎo)電電極。它不適合熔煉高級(jí)合金鋼的電爐。包括： （l）多灰電極（用無煙煤、冶金焦、瀝青焦生產(chǎn)的電極）； （2）再生電極（用人造石墨、天然石墨生產(chǎn)的電極）； （3）炭電阻棒（即炭素格子磚）； （4）炭陽極（用石油焦生產(chǎn)的預(yù)焙陽極）； （5）焙燒電極毛坯。 （六）炭塊類 以無煙煤、冶金焦為主要原料，煤瀝青為粘結(jié)劑，經(jīng)原料制備、配料、混粘、成型、焙燒、機(jī)加工而制成。其中高爐炭塊作為耐高溫抗腐蝕材料用于砌筑高爐內(nèi)襯；底部炭塊、側(cè)部炭塊、電爐塊則用于鋁電解槽和鐵合金電爐等。包括： （1）高爐炭塊； （2）鋁槽炭塊（底部炭塊及側(cè)部炭塊）； （3）電爐炭塊。 （七）炭糊類 以石油焦、無煙煤、冶金焦為主要原料，煤瀝青為粘結(jié)劑而制成。有的用于各種連續(xù)自焙電爐作為導(dǎo)電電極使用的電極糊；有的用于連續(xù)自焙式鋁槽作為導(dǎo)電陽極使用的陽極糊；有的用于高爐砌筑的填料和耐火泥漿的粗縫糊和細(xì)縫糊。高爐用自焙炭塊雖用途不同，但和糊類制品的生產(chǎn)工藝相仿，暫歸在糊類制品內(nèi)。包括： （1）陽極糊； （2）電極糊（包括標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)電極糊）； （3）底糊（包括多灰、少灰底糊）； （4）密閉糊（包括多灰、少灰密閉糊）； （5）其它糊（包括粗縫糊、細(xì)縫糊、自焙炭磚等）。 （八）非標(biāo)準(zhǔn)炭、石墨制品類 這是指用炭、石墨制品經(jīng)過進(jìn)一步加工而改制成的各種異型炭、石墨制品。包括鏟型陽極、制氟陽極以及各種規(guī)格的坩堝、板、棒、塊等異型品。 （九）不透性石墨類 這是指經(jīng)樹脂及各種有機(jī)物浸漬、加工而制成的各種石墨異型品，包括熱交換器的基體塊。 （十）電炭產(chǎn)品類 這是指炭精棒、電刷等產(chǎn)品。 二、炭素纖維 它包括各種炭纖維、石墨纖維、預(yù)氧絲、炭布、炭帶、炭繩、炭氈及其復(fù)合材料。其中炭纖維為含碳量高于93％的纖維。用聚丙烯睛纖維、粘膠絲和瀝青纖維經(jīng)碳化制成。熱處理溫度由低至高，可分別制成耐熱纖維、碳化纖維和石墨纖維。