2013年第5y字裤期
第32卷
CARBONTECHNIQUES
炭
素
技
术2013№5Vol．32
李小波1，涂文懋2，胡鸿雁2
（1.江苏华海材料科技有限公司，江苏连云港222000；2.武汉理工大学，湖北武汉430070）
摘要：以某地隐晶质石墨为原料，采用酸碱法（高温熔融法）对其进行提纯试验研究。结果表明：酸碱法（高温熔融法）可使固定碳含量为79.82%的隐晶质石墨提纯至固定碳含量为97.65%的产品。关键词：隐晶质石墨；提纯；高温熔融；酸洗中图分类号：O613.71
文献标识码：A
文章编号：1001-3741（2013）05-A19-04
Studyonthepurificationofaphaniticgraphite
LiXiao-bo1,TuWen-mao2,HuHong-yan2
(1.JiangsuHuahaiMaterialTechnologyCo.,Ltd.,JiangsuLianyungang222000,China;2.WuhanUniversityof
Technology,HubeiWuhan430070,China)
Abstract:Inthisstudy,aphaniticgraphitewaspurifiedbyameltingprocessathightemperature.Theresultsshowthatthecontentofcarbonintheaphaniticgraphitecanberaisedfrom79.82%to97.66%bythismethod.Keywords:Aphaniticgraphite；purification；hightemperaturemelting；acidwashing
石墨广泛应用于化工、冶金、机械、电子、轻工和航天等现代工业技术部门。石墨根据其结晶程度不同，可分为晶质（鳞片）石墨和隐晶质（土状）石墨两大类。隐晶质石墨的含碳量为60%～80%，最高可达95%，平均晶粒尺寸为0.01～0.10μm，用肉眼难以辨认出晶型，故称隐晶质石墨，俗称土状石墨[1]。
我国是石墨资源大国，储量和产量均居世界前列。但随着工业应用的需求不断增大，可供利用的优质隐晶质石墨的供求关系日趋紧张，有效开发利用储量丰富的隐晶质石墨资源显得十分必要。但是，由于天然隐晶质石墨含碳量低，灰分多，挥发分高，晶粒小，使其应用范围受到了很大的限制[2]。要充分利用隐晶质石墨资源，须将其提纯为高碳石墨，国内关于隐晶质石墨提纯工艺的文献较少，且尚无典型的隐晶质石墨纯化工业生产线。针对此情况，本文根据试验研究，探索了隐晶质石墨纯化方法。
物质和钾、钠、镁、钙、铝、铁等的化合物，且以细粒状浸染于石墨中。目前国内外提纯天然石墨的主要方法有浮选法、高温法和化学法等。
1.1浮选法
浮选法是一种提纯矿物比较常用的方法。由于
隐晶石墨原矿呈微晶集合体产出，硅酸盐等矿物浸染于石墨鳞片中，因此用浮选法提纯，石墨品级只能达到79%～90%，用“浮选法”进一步富集非常困难，且经济上不合算。
1.2高温法
高温法是利用高温下天然石墨中灰分大都能
气化逸出以及石墨耐高温（升华点4500℃）的性质来提纯石墨，理论上只要将石墨加热到2700℃以上就可以利用杂质沸点低的性质，使它们率先气化而脱除。但此法代价昂贵，生产规模又受到限制，且电炉加热技术要求严格，必须隔绝空气，否则石墨在热空气中升温到450℃时就开始被氧化，温度越高，石墨的损失就越大。因此高温法仅适用于生产高纯石墨（含碳量>99.9%）[3]。
1提纯技术方案的选择
隐晶质石墨的提纯，目的在于通过有效方法除
1.3化学法
去石墨矿中的杂质。石墨矿中杂质主要是硅酸盐矿
基金项目：国家科技支撑计划课题“新型电池用天然石墨材料的制备技术研究”（课题编号:2008BAE60B08）作者简介：李小波
男磁性刀架
法和酸碱法等。
氯化焙烧法是将细石墨粉掺加一定量还原剂，在高温和特定气氛下焙烧，再通入进行化学反应，生成气相或凝聚相的氯化物及络合物逸出，从而达到提纯石墨的目的[4]。
1986年出生，工程师，E-mail:
lixiaobo123@126。
收稿日期：2013-04-17
·
·A20
炭素技术
第32卷
法是利用石墨中的杂质和HF反应生成溶于水的化合物及挥发物，然后用水冲洗即可除去杂质，该法对设备和生产环境要求高，且毒性大，在国内很难推广。
酸碱法即高温熔融法，是化学提纯石墨的主要方法，也是目前较成熟的工艺方法。石墨不与酸碱反应，高温下NaOH与杂质中的主要有害成分
河化学试剂有限公司。
2.2试验方法
本次试验采用酸碱法（高温熔融法）。将一定量
的NaOH和石墨（粒度为-74μm大于90%）混匀，在适当温度下焙烧、冷却、水洗至pH为7~8，过滤后滤饼用盐酸酸洗，水洗至pH为6左右即可。试验流程如图2所示。
NaOH、石墨混匀→焙烧、冷却→水洗→酸洗
SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等发生反应生成盐。
只要控制一定的温度及其他相关工艺参数就可形成低模数可溶于水的硅酸钠，而其他盐则可溶于酸，反应物用水洗涤，就可达到提纯的目的，影响提纯效果的主要因素有配料、焙烧温度与时间、水洗强度等[5]。
图2
检测
↓
←
烘干
←
过滤洗涤
无菌车间酸碱法提纯试验流程图
Fig.2Purificationtestflowchart
2.1
试验
试验原料及试剂
试验样品来自湖南某地石墨矿，粒度小于
2.3结果与性能表征
石墨纯化是以最终产品固定碳含量作为工艺
托瓦研究中评判实验结果优劣的主要依据。固定碳含量越高，石墨的纯度越高，证明试验越有效，提纯效果也越好。
采用GB/T3519—1995测定隐晶质石墨的挥发分、灰分、固定碳含量。
0.043mm，石墨矿的杂质成分以硅、铝、铁的氧化物
为主，另外还有少量钙、镁氧化物和微量的硫。矿样元素分析结果见表1。
表血栓疏通机器是真的吗1表明，氧化硅和氧化铝是石墨原矿中含量最高的固态杂质。为了更有效地有针对性地脱除石墨中的杂质，对石墨矿作了X射线衍射分析，见图1。
由分析结果可知，石墨样品中主要杂质有高岭石、云母等，云母和高岭石的衍射峰较弱，表明其含量较低或结晶程度不高；X射线衍射图中没有显示出石英的特征峰，表明石英含量很少。
试剂采用：氢氧化钠（NaOH），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；盐酸（HCl），分析纯，信阳淮
%
Table1Chemicalcompositionoftheaphaniticgraphite
隐晶质石墨主要成分
成分含量
表1
3结果与讨论
用单因素试验分析方法探讨了氢氧化钠用量、
焙烧温度、焙烧时间、酸用量对隐晶质石墨提纯效果的影响。
3.1氢氧化钠用量
根据灰分中杂质种类及含量计算，理论上需要
的氢氧化钠用量为18.16%（相对于石墨百分比含量，下同）。在实际反应中由于杂质在石墨中处于分散状态，且有部分氢氧化钠被纯净石墨包裹而没有参与化学反应，因此需适量提高所需氢氧化钠量。控制焙烧温度为600℃、时间1h，结果见图3。
C79.82
Si9.56
Al5.92
Fe1.05
Ca0.45
Mg0.23
图3NaOH用量对提纯效果的影响
图1
隐晶质石墨原矿XRD图
Fig.1XRDpatternsoftheaphaniticgraphiteore
Fig.3EffectofthemassfractionofNaOHtotheoreonpurifi-cationeffect
第5期
李小波隐晶质石墨提纯试验研究
··A21
由图3分析可知，NaOH用量增加时，杂质与led光源模组
NaOH接触充分，有利于焙烧熔融过程中的化学反
应，当NaOH用量为40%时石墨提纯后固定碳含量达到最大值。此后，虽然增加NaOH用量，但提纯效
果明显下降，过量的碱会导致反应生成难溶于水的模数较大的硅酸钠，酸洗时，硅酸钠会与盐酸生成不溶性硅胶微粒粘附在石墨颗粒上，难以去除。因此，最佳NaOH用量为40%。
3.2焙烧温度
图4
焙烧温度对提纯效果的影响
NaOH的熔点为328℃，因此熔融温度一般不低于325℃。焙烧温度直接影响NaOH和杂质的化
学反应过程：温度达不到要求，化学反应难以进行或者反应不完全，达不到提纯效果；温度过高，不仅会浪费能源，减少设备使用寿命，而且会造成部分石墨氧化。试验选定焙烧温度范围为350～700℃，控制焙烧时间1h，结果如图4。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议