晶质石墨的提纯方法有哪些?

原标题:晶质石墨的提纯方法有哪些?!
工业上按照不同结晶形态将石墨划分为晶质石墨与隐晶质石墨,晶质石墨资源是我国战略非金属矿产,在军工与现代材料工业及高新尖技术发展中至关重要。晶质石墨进一步可分为致密结晶状石墨和鳞片石墨两种,鳞片石墨的结晶明显、晶体大、晶体呈鳞片状。晶体直径大于1μm,通常为0.05~1.5mm,大的能达到5~10mm。其固定碳含量一般较低,多为3%~13.5%。这种类型的石墨在可浮性、润滑性和可塑性方面优于其他类型的石墨。块状石墨的纯度非常高,其品位为60%~65%,甚至98%。石墨相关等资讯,可以到网站了解,更多经验与您分享!
我国石墨资源丰富,但石墨工业生产技术还处于世界中低水平,所需的高纯石墨产品还依赖国外进口。提纯石墨是石墨用于深加工必不可少的步骤,目前应用广泛的提纯石墨的五种方法分别是:浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法以及高温焙烧法等。
浮选法
浮选是当前矿物加工操作中最常用的方法之一。其原理主要是通过添加一系列浮选药剂如发泡剂、捕收剂、调整剂和抑制剂来富集气-液界面处的所选目标矿物。由于其良好的可浮性和天然疏水性,鳞片状石墨可以通过浮选达到分离石墨和杂质的目的。石墨浮选实验过程中所用起泡剂一般采用二号油或四号油,捕收剂选用煤油或柴油,调整剂选用石灰,抑制剂选用水玻璃。石墨在浮选过程中一般采取多段流程——‘阶磨阶选’。
浮选的优点是能耗最低,成本最低,经过浮选法提纯所获得的石墨多为中碳水平,品位较低。因此,浮选法通常用作石墨纯化过程的初步过程,然后使用其他化学或物理方法获得更高纯度的石墨。
碱酸法
碱酸法提纯石墨已是较为成熟的工艺,整个工艺流程主要分为碱熔和酸浸两个步骤。其原理为:在石墨试样中加入适量的naoh与石墨中的酸性杂质在一定的温度条件下反应,然后用水洗涤。剩余的杂质形成的氢氧化物难溶于水,在一定温度下经过酸浸处理生成可溶于水的盐。
碱酸法的优点是能耗低、一次性投资小、设备简单,提纯后产品纯度较高;缺点是酸碱对设备腐蚀严重,反应后废水有严重污染,石墨流失量不小。
氢氟酸法
氢氟酸可以和石墨中除了石墨以外的几乎所有的杂质发生反应,因此也可以用于石墨的提纯。氢氟酸法的基本原理是:将石墨和氢氟酸充分混合后,氢氟酸与石墨中的杂质反应生成能溶物或者可挥发物质,然后经过水洗洗去其中的可溶性杂质。
氢氟酸法的优点:能高效除去样品矿中的杂质,得到高品位的石墨,并且该过程几乎不对石墨的性能造成影响,能耗也低。但氢氟酸有剧毒,对环境污染较大。我国工业生产上用该法生产高纯石墨主要采用的是hf/hcl、hf/hcl/h2so4、hf/h2so4等混酸体系。
氯化焙烧法
氯化焙烧方法是在石墨样品中加入适量的还原物质,然后在适当温度和环境条件下在焙烧时通入氯气。矿石样品中有价金属与低价氯结合后形成低熔点沸点气相或凝聚相氯化物/络合物析出,实现与组分有效分离,制得高纯度石墨。
氯化焙烧方法优点是提纯效率高、回收率高、能耗低、成本低等。但氯气有严重腐蚀性、毒性会污染环境,因此在实际应用中会受到影响,此法还有待改进。
高温焙烧法
石墨拥有非常高的熔沸点:熔点为3652℃,沸点为4250℃。其熔点远高于所含杂质沸点。高温法就是通过熔沸点的差异将石墨样品大部分杂质气化得到高纯度的石墨,由此达到将石墨与其杂质分离的目的,此法可用于制备高纯石墨。
高温法最大的优势是能制得纯度和质量都高的石墨产品,但能耗大,对设备要求极高,相应对所提纯的石墨原料纯度也有一定要求。
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