康飛宇1 賈耀峰2 沈萬慈1 蓋國勝1 鄭永平1 閻德2 王恩平2
（1.清華大學材料科學與工程系；北京 100084；2.包頭市晶元石墨有限責任公司，內蒙古包頭 014030）
該項目是清華大學材料科學與工程系與包頭市晶元石墨有限責任公司合作，經過4年的精心研究開發，在“十五”期間運用“863”課題與“十五”攻關課題相結合及產學研相結合下***同開發的技術成果。
壹、內容簡介
（壹）優質可膨脹石墨的工業化生產技術
優質可膨脹石墨是生產優質柔性石墨的原料。該項目研制完成並試產了以對環境友好的雙氧水為氧化劑，采用化學法制備優質可膨脹石墨技術。膨脹容積≥160 mL/g，膨脹後硫含量S≤800×10-6。目前還未見有類似的技術報道，已經申請中國發明專利（專利申請號：200410090866.2《使用硫酸雙氧水制造低硫可膨脹石墨的方法》）。根據此項技術，包頭晶元石墨公司按攻關計劃完成了年產2000 t優質可膨脹石墨生產線的改建（見P527）。
（二）多孔石墨的制備技術與產品
多孔石墨（膨脹石墨）對油類具有超高吸附量，可有效控制水體的油類汙染，是清華大學具有國際領先水平的研究成果，松裝的膨脹石墨對重油的吸附量≥80 g/g。研發完成了用膨脹石墨制備低密度多孔石墨板的技術及產品，已經申報發明專利（申請號：200410037978.1壹種有汙染吸附劑的制備及其回收再生方法）。密度0.02～0.08g/cm3的低密度板，在水 潤滑油系統中，吸附物質90%以上是潤滑油，吸附量≥10 g/g。並且對印染廢水也有優良去除COD汙染效果。已在軋鋼廠含油冷卻水及毛紡廠汙水處理中完成使用試驗。並已開發了多孔石墨用於高能電池石墨的市場，包頭晶元石墨公司並據此將攻關任務書中提出的建50t/a多孔石墨中試線指標擴大建成300t/a的生產線（見P528）。
（三）高純石墨微粉的生產技術
高純石墨微粉是高能電池石墨及核石墨的重要原料。本項目研發了高純石墨微粉的工業化生產技術，以碳92%～94%的中炭石墨為原料，通過熔融堿及復合酸的浸漬處理，提純（C）到≥99.9的高純石墨，而後以氣流粉碎技術制成d50＝8～20μm的微粉。研發了氮化矽陶瓷葉輪分級機，可防止金屬汙染，雜質中Fe小於50×10-6，Cr小於2×10-6，Ni小於5×10-6，Cu小於3×10-6，Mo小於1×10-6。清華大學已經獲得實用新型專利（ZL200420084694.3）《壹種用於高純粉體分級的氮化矽陶瓷分級葉片》，包頭晶元公司申請了發明專利：申請號（200410009068.2）《高純細粉鱗片石墨加工工藝及系統》。根據市場需求，將原攻關建300t/a生產線指標擴大，建成1500t/a高純石墨微粉生產線。
（四）柔性石墨雙極板制備技術
以包頭晶元石墨公司的優質可膨脹石墨為原料，制成高膨脹倍率膨脹石墨，模型直接成型為柔性石墨雙極板。電導率≥105S/m，熱導率≥100W/（m·K），透氣率≤10-6μm2，均優於人工不透石墨加工的雙極板。在合作單位北京飛馳綠能電源技術公司的質子交換膜燃料電池實用運行100 h以上，電池性能與進口人工石墨雙極板電池相同。該項技術已申請發明專利並已獲授權（專利號ZL200410008461.X）《壹種柔性石墨雙極板的制備方法》。
二、推廣應用
該項目技術成果的產業化部分，取得了明顯的經濟和社會效益。包頭晶元公司，依靠該項目成果產業化，在2001～2003年期間產值增加55%，利稅增加68%。國內高能電池廠電池用石墨微粉已由進口改為由晶元公司供貨。晶元公司的高純石墨微粉已具有國際電池石墨的壹流技術指標，優質可膨脹石墨80%以上出口。晶元公司與世界最大的電池生產集團杜拉塞爾（即金霸王）以及瑞士特密高公司、法國羅蘭公司、SGL跨國集團建立了良好的商務合作，市場將進壹步擴大。同時晶元公司2003年2月獲得包頭稀土新產業開發區2002年度“高新技術產業化突出貢獻獎”。
三、鑒定、獲獎、專利情況
項目成果申請了4項發明專利，其中1項已授權，申請並授權1項實用新型專利，在天然石墨深加工領域取得了壹批具有自主知識產權的國際領先或先進的科技成果。項目期間***發表論文20多篇，其中SCI收錄8篇。