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鳞片石墨五种选矿工艺优缺点分析
添加时间:2019-12-11
       天然鳞片石墨中有许多杂质和其它物质,一般墨含量50%~90%左右。其中杂质含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等,这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现,还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此在将鳞片石墨原料深加工成石墨材料时,从技术上首先要进行提纯。石墨提纯质量的高低决定石墨材料的使用特性和综合性能,石墨纯度越高,应用价值越高。下面天源达石墨小编分析鳞片石墨五种选矿工艺的优缺点:
鳞片石墨
1、天然鳞片石墨提纯高温法
  石墨是一种高熔点高沸点的物质,其熔沸点要远远高于硅酸盐材料,硅酸盐的沸点是2750℃左右,石墨沸点为4500℃,熔点为3850±50℃。因此高温法原理是利用它们的熔沸点差异,将石墨置于石墨化的石墨坩埚中,在一定的气氛下,利用特定的仪器设备加热到2700℃,即可使杂质气化并从石墨中逸出,达到提纯的效果。
  优点:通过此法能够获得纯度高达99.99%的超高纯石墨,碳含量必须达99%以上。
  缺点:于对高纯度原料提纯,需要特定的高温炉、因而需要巨大金额的投资,同时生产过程中需要隔绝空气,电炉加热要求严苛,只有对石墨产品碳含量有严格要求的情况下才选用高温法进行石墨的小批量生产。
2、天然石墨鳞片提纯氯化焙烧法
  氯化焙烧法是利用杂质氧化物的熔沸点比杂质氯化物的熔沸点高这一特点实现对石墨的提纯。氯化焙烧法是在石墨中添加一定量的还原剂,然后在一定的温度和一定的气氛中,通入氯气,让氯气与石墨中的杂质进行化学反应,石墨中的杂质终转变成气相或凝聚相的金属氯化物及络合物,与石墨分离,从而达到获得高纯石墨的目的。
  优点:节约能源、回收率高、提纯效果好等。
  缺点:氯气有毒,在生产过程中会对操作人员造成一定损害,并且腐蚀性十分严重,污染环境。此外,工艺稳定性不足,获得的石墨产品纯度有限,这一系列缺点限制了其在工业中的应用。
3、天然鳞片石墨提纯浮选法
  浮选法作为一种常见湿法提纯法,其原理是利用矿物表面性质的差异,将矿石用浮选药剂处理后,使矿物有选择性地粘附于气泡上,从而将有用的矿物和脉石矿物分开。石墨与水接触后, 其表面不易被水浸润,同时石墨的可悬浮性十分良好,因此石墨较易被分离。
  优点:能耗和试剂消耗少、成本低。
  缺点:石墨的纯度只能达85%-90%范围,多数中碳石墨,并且回收率较低。获得高碳石墨还需用化学或火法提纯方法对产品进行再加工处理。
4、天然鳞片石墨提纯碱酸法
  碱酸法原理是将NaOH与石墨按照一定的比例混合均匀在500~700℃下进行煅烧。石墨杂质如硅酸盐、硅铝酸盐、石英等成分与氢氧化钠发生化学反应,生成可溶性的硅酸钠或酸溶性的硅铝酸钠,然后用水洗将其除去以达到脱硅的目的。
  另一部分杂质,如金属的氧化物等,经过碱浸后仍保留在石墨中,将脱硅后的产物用酸浸出,使其中的金属氧化物转化为可溶性的金属化合物。石墨中的碳酸盐等杂质以及碱浸过程中形成的酸溶性化合物与酸反应后进入液相,再经过滤、洗涤实现与石墨的分离。
  优点:一次性投资少、产品品位较高、工艺适应性强,而且还具有设备常规、通用性强等优点。
  缺点:要高温煅烧、能量消耗大、反应时间长、设备腐蚀严重、石墨流失量大以及废水污染严重等。
5、天然鳞片石墨提纯氢氟酸法
  石墨的耐酸性很好,尤其是对氢氟酸的耐性极强。氢氟酸法原理是利用石墨中的主要杂质硅酸岩类与氢氟酸发生反应生成氟硅酸(或盐),随溶液排除,从而获得高纯度的石墨。国外学者研究用酸性氟化氨或氟化氢氨与石墨反应可将含碳量93%的石墨粉碳含量提纯到99.9%。不过氢氟酸与CaO、MgO、Fe2O3等反应会得到沉淀。为解决沉淀问题,在氢氟酸中加入少量的氟硅酸、稀盐酸、硝酸或硫酸等,可以除去Ca、Mg、Fe等杂质元素的干扰。
  优点:除杂效率高,所得产品的品位高,对石墨产品的性能影响小,能耗低。
  缺点:工艺复杂、成本高,氢氟酸有剧毒和强腐蚀性,生产过程中必须有严格的安全防护措施,环保投入也使得氢氟酸法大打折扣。
       随着科研技术的发展,能耗高、污染大的提纯方法逐步被取代,鳞片石墨提纯工艺正朝着节能、环保、高效、廉价的方向发展。因此,化学法与高温物理法相结合的提纯工艺方法,是高纯度石墨提纯工艺的发展方向。
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