可膨胀石墨是生产多种石墨制品的基础原料。以可膨胀石墨为原料可生产 1500 多种石墨制品，广泛应用于密封、散热、阻燃、环保、复合材料等领域。目前，我国采用化学氧化法生产可膨胀石墨，在强氧化剂存在下以浓度硫酸作为插层剂，间歇式生产。该方法采用的插层剂浓硫酸单耗高，废酸中含有氧化剂成分复杂，无法重复利用，环境污染严重，而且产品含硫量高，抗氧化能力差。我国加强矿产资源保护和环境保护一系列政策出台，要求合理地开采石墨资源，发展石墨精深加工技术，淘汰落后产能，促进产业技术升级。随着可膨胀石墨应用领域拓展，对高品质产品需求量增加。电化学法制备可膨胀石墨技术取代化学法已经成为趋势，具有应用推广前景。目前，我国可膨胀石墨的工业化生产主要采用化学氧化法。化学氧化法一般是在强氧化剂作用下，使天然鳞片石墨氧化插层，经过脱酸、水洗、干燥后得到可膨胀石墨产品。常用的氧化剂为KMnO4、K2CrO7、H2O2等，插层剂为H2SO4、HNO3等。化学氧化法存在以下缺点：① 废液中含有大量氧化剂或重金属离子，极难处理，环境污染严重；② 强氧化剂的大量使用使石墨容易被过氧化，产品灰分大；③ 插层剂浓硫酸消耗量高，不能循环利用，产品含硫量高，抗氧化能力差；④ 反应过程不易控制，难以保证产品质量与预期相符。化学法生产的产品性能不能满足新兴产业发展的需求，如何生产高品质可膨胀石墨的同时减少环境污染成为当前可膨胀石墨生产技术发展的方向。本项目主要解决了电化学法用于工业化生产的两个瓶颈。①电化学法连续制备可膨胀石墨关键技术。利用电能对石墨进行氧化，取代化学氧化剂，插层剂用量减少。通过改变工艺参数获得不同规格具有低硫抗氧化特性的可膨胀石墨。解决了环境污染问题，填补了电化学法生产可膨胀石墨的空白。②设计、制造了电化学反应器。解决了电场均匀性、电极材料缓蚀、自动化控制、连续化生产及工艺参数可调整的问题，实现了电化学氧化和连续制备可膨胀石墨。可膨胀石墨连续电化学法工业化示范生产线建设项目的技术成熟度为工业化生产阶段，达到技术成熟度九级。生产能力为100 kg/h的可膨胀石墨连续电化学法工业化示范生产线已经建成，并在某企业试运行。系统的开展了可膨胀石墨产品的试生产。对电化学反应器进行了试车和调试。本项目产业化可以实现绿色生产，解决传统化学氧化法生产技术存在的环境污染问题。化学氧化法需要使用氧化剂，插层剂硫酸的用量大。这使得由此产生的酸性废液中含有氧化剂残留的金属离子，废液成分复杂且量大，增加了处理难度和成本。本发明研发的电化学法可膨胀石墨连续化制备技术通过电场作用使石墨氧化插层，不使用氧化剂。插层剂硫酸生产投加量的80%可以经过回收再利用，累计用量减少75%，每生产1吨可膨胀石墨产品可以节省硫酸2.4吨，节水约20吨。本项目建设2000吨/年可膨胀石墨工业化生产线，建成后预计达产年营业收入约为9000万元，利润约1000万元。

黑龙江省科学院高技术研究院

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