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以铁和石墨为电极,电解锰酸钾溶液的办法制取高锰酸钾

发布日期:2019-05-16  浏览次数:1433
   石墨的用途
  由于石墨具有许多优良的性能,因而在冶、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。
  1 .作耐火材料
  石墨的一个主要用途是生产耐火材料,包括耐火砖,柑祸,连续铸造粉,铸模芯,铸模洗涤剂和耐高温材料。近20 年来,耐火材料工业中两个重要的变化是碳砖在炼钢炉内衬中被广泛应用,以及碳砖在连续铸造中的应用。使石墨耐火材料与炼钢业紧密相连,全世界炼钢业约消耗70 %的耐火材料。
  ( l ) 镁碳砖镁碳耐火材料是60 年代中期,由美国研制成功,70 年代,日本炼钢业开始把镁碳砖用于水冷却电弧炉炼钢中。目前在世界范围内镁碳砖已大量用于炼钢,并已成为石墨的一种传统用途。80 年代初,镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬。目前英国用作氧气顶吹炼钢炉衬的材料大部分是镁碳砖,炉衬寿命为1000 次一1500 次,而日本,炉衬的寿命为2000 次一2500 次。
  ( 2 ) 铝碳砖铝碳耐火材料主要用于连续铸造、扁钢坯自位输管道的保护罩,水下    喷管以及油井爆破筒等。在日本用连续铸造生产的钢占总生产量的90 %以上,英国为60 %。
  ( 3 ) 坩锅及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩锅及其有关制品,例如坩锅、曲颈瓶、塞头和喷嘴等,具有高耐火性,低的热膨胀性,熔炼金属过程中,受到金属浸润和冲刷时亦稳定,高温下良好的热震稳定性和优良的热传导性,所以石墨增祸及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中。
  传统的石墨粘土坩锅用含碳量大于85 %的鳞片石墨制造,通常石墨鳞片应大于100 目(BSS 筛),而目前国外在柑祸生产技术中的重要改进是,所用石墨的类型、鳞片大小和质量有了更大的灵活性;其次是用碳化硅石墨柑祸替代了传统的粘土石墨坩锅,这是随着炼钢工业中恒压技术的引进而产生的。采用恒压技术还可以使小鳞片石墨得到应用,在粘土石墨增祸中,含碳量达90 %的大鳞片石墨约占45 % ,而在碳化硅石墨坩锅中,大鳞片成分的含量仅占30 % ,石墨的含碳量降为80 %。
  2 .炼钢
  石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂。渗碳使用的碳质材料的范围, 很广,包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。
  3 .作导电材料
  石墨在电气工业中广泛用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层等等。其中以石墨电极应用最广,在冶炼各种合金钢、合金时,使用石墨电极,这时强大的电流通过电极导入电炉的熔炼区,产生电弧,使电能转化为热能,温度升高到2000 ℃ 左右,从而达到熔炼或反应的目的。此外,在电解金属镁、铝、钠时,电解槽的阳极也用石墨电极。生产金刚砂的电阻炉也用石墨电极作炉头导电材料。
  电气工业中所使用的石墨,对粒度和品位要求很高。如碱性蓄电池和一些特殊的电碳制品,要求石墨粒度控制在150 目~325 目(o . lmm 一o . o42mm )范围内,品位90 % - 99 %以上,有害杂质(主要是金属铁)要求在10 %以下。电视机显像管所用的石墨,粒度要求在0 . 5 拜m 以下。
  4 .作耐磨和润滑材料
  石墨在机械工业中常作润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可以在一200 ℃ 一2000 ℃ 温度并在很高的滑动速度下(loom / S )不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞环、密封圈和轴承,它们运转时,勿需加入润滑油,石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。
  5 .作耐腐蚀材料
  石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点,而广泛用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备。这些设备用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。
  6 .作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料
  由于石墨的膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器皿的铸模,使用石墨后,黑色金属得到的铸件尺寸精确,表面光洁,成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的舟皿。单晶硅的晶体生长柑祸、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等,都是用高纯石墨加工而成的。此外,石墨还可以作真空冶炼的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管、棒、板、格棚等元件。
  7 .用于原子能工业和国防工业
  石墨具有良好的中子减速性能,最早作为减速剂用于原子反应堆中,一石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能,石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个PPm ( PPm 为百万分之一),特别是其中的含量应小于O . SPPm 。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线材料。
  8 .作防垢防锈材料
  石墨能防止锅炉结垢,有关单位试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用49 一59 ) ,能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱· 屋顶· 桥梁· 管道上可以防腐和防锈。
  9 .石墨新用途
  随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途。
  柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是70 年代开发的一种新的石墨制品。1971 年美国研究成功柔性石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求量逐年增长。
  制作半金属摩擦材料。自70 年代以来,离合器和自动衬广泛使用半金属摩擦材料。半金属摩擦材料是将石墨和金属粉、钢纤维、陶土粉用合成树脂粘结而成。这些自动衬主要可用于高速设备,如飞机、卡车以及越野车的制动装置和离合器片。近几年来,石棉逐渐被石墨所取代,在一些半金属衬面中,石墨的含量已从1 %一2 %增加到巧%。该领域石墨消耗量取决于汽车工业的发展状况。
  石墨又添新用途
  国非金属矿协会网曾发表文章呼吁进行应用非金属矿治理海上油污的研究,因为我们的行业有许多吸附性非金属矿产,关键是缺少足够的够深度的动手进行应用研究的人员和迅速到位的立项资金—“高工”太多,“研究工”太少。
  现在这个课题在世界上已经被攻克了,12月俄罗斯公布了这样的消息:开发出消除油污的最有效手段—利用石墨,会使环保领域发生一场革命。
  莫斯科一家新型材料研究所研制的泡沫石墨,吞噬石油的能力比世界上最好的吸着剂高出13倍,1克材料覆盖面积达250平方米。
  泡沫石墨就象海绵那样吸着石油和石油产品,然后对它进行挤压,吸入的98%石油可以被挤压出来,挤压出来的石油可以使用,泡沫石墨本身也乁可以继续使用。经过多次使用后,将它压成块状用做燃料,其燃烧质量不次于最优质的炭。
  非金属矿协会网站曾经登载过“笔的发明与石墨”,也登载过高纯超细石墨用于电池,大家更不会对“石墨炸弹”感到陌生,现在,石墨的用途又要改写了。谁把握住新的机遇,谁就可以在下一次战役中胜出。我们的目标是不但要赢,而且要不断能赢。过去我们讲“从胜利走向胜利”那是狂热的想当然,不经历失败是不可能的,但是不断地把握新的机遇,对于我们行业来说,机会永远是有的。
  高酸钾
  potassium permanganate
  深紫色近乎黑色、有金属光泽的晶体。化学式KMnO4。俗称灰锰氧。密度2.703克/厘米3 。加热到240℃以上,分解放出氧气。高锰酸钾溶液不稳定,在中性或弱碱性溶液中,或在不见光的条件下分解较慢。在酸性溶液中分解速率加快:
  4MnO4-+4H+=3O2+4MnO2+2H2O
  高锰酸钾是强氧化剂,它与还原剂的反应会因溶液酸度的不同而变化。在酸性溶液中,高锰酸钾与亚硫酸钾反应 ,产物是硫酸锰:
  2KMnO4+5K2SO3+3H2SO42MnSO4+6K2SO4+3H2O在中性溶液中反应,产物是二氧化锰:
  2KMnO4+3K2SO3+H2O2MnO2+3K2SO4+2KOH在碱性溶液中反应,产物是锰酸钾:
  2KMnO4+K2SO3+2KOH2K2MnO4+K2SO4+H2O
  高锰酸钾的生产方法为:先用空气中的氧气为氧化剂 ,在碱性介质中将二氧化锰(软锰矿)氧化为锰酸钾,然后进行电解就可得到高锰酸钾。它在分析化学中用于测定铁矿中铁的含量。它的氧化性还被用于消毒,用作杀菌剂、木材防腐剂、漂白剂。例如,很稀的高锰酸钾溶液可用来对水果、蔬菜杀菌和对食具进行消毒。
 

 
 
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