隐晶质石墨提纯研究进展

发布时间：2019-11-08 05:15

【摘要】：石墨作为重要的资源性非金属矿物,具有耐高温、抗腐蚀、可塑性以及特殊的导电性等特性,被广泛应用于化工、冶金、核电、航空航天和国防等领域。随着石墨的应用领域不断拓宽,对石墨的纯度要求也越来越高。与此同时,如何提纯隐晶质石墨也愈来愈引起重视。本文回顾了目前国内外各类纯化隐晶质石墨的方法,详细介绍了浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法和高温提纯法。概述了它们的作用原理、实际生产中的应用情况、研究进展以及各类方法的优缺点。提出隐晶质石墨提纯需要考虑到提高纯化效率、节能降耗、绿色环保等问题。指出了选用绿色高效药剂、低能高效设备及湿法-火法联合工艺等提纯隐晶质石墨的发展方向。
【图文】：

流程图,提纯工艺,流程,石墨

提纯方法对产品进行再加工处理[12]。2.2碱酸法碱酸法是湿法提纯中应用最广泛、技术较成熟的提纯方法。其原理为[18-19]：利用石墨耐酸碱的属性，将碱和石墨遵循一定的配比混合均匀进行煅烧。在熔融状态下的碱与石墨中部分杂质硅酸盐、硅铝酸盐、石英等发生反应生成可溶性硅酸盐或酸溶性硅酸盐，再经过清洗脱硅。而另一部分没有与碱发生反应的杂质为金属氧化物，经碱熔后依旧留存于石墨中。随后将脱硅后的产物进行酸法浸出，使金属氧化物转化为可溶性盐，，再经过脱水、洗涤等工序实现石墨提纯。其工艺流程如图1[20]。碱酸法一般包括NaOH-HCl、NaOH-H2SO4、NaOH-HCl-HNO3等体系，以最常见的NaOH-HCl为例，石墨碱酸法提纯中碱熔过程发生的反应如式(1)～式(5)，酸浸过程发生的反应如式(6)~式(9)[12，18]。2NaOH+nSiO2—→Na2O·nSiO2+H2O↑(1)2NaOH+Al2O3—→2NaAlO2+H2O↑(2)Fe3++3OH —→Fe(OH)3(3)Ca2++2OH —→Ca(OH)2(4)图1碱酸法提纯工艺流程Mg2++2OH —→Mg(OH)2(5)Fe(OH)3+3HCl—→FeCl3+3H2O(6)Ca(OH)2+2HCl—→CaCl2+2H2O(7)Mg(OH)2+2HCl—→MgCl2+2H2O(8)Na2O·nSiO2+HCl—→H2SiO3+NaCl(9)刘长青等[21]采用碱熔酸浸法对微细粒隐晶质石墨进行试验研究表明：经碱酸法提纯，可使原矿固定碳含量由82.67%提高至93.42%。针对内蒙古某地浮选精矿含有石英、云母和赤铁矿等杂质的石墨，谭旭升等[20]采用碱酸法对其进行提纯，在最佳工艺条件：碱熔工艺，氢氧化钠与石墨按照5∶2混匀，在600℃温度下持续焙烧2h；酸浸工艺，取1mol/L浓度的盐酸与石墨按5∶

流程图,提纯工艺,流程,石墨

提纯方法对产品进行再加工处理[12]。2.2碱酸法碱酸法是湿法提纯中应用最广泛、技术较成熟的提纯方法。其原理为[18-19]：利用石墨耐酸碱的属性，将碱和石墨遵循一定的配比混合均匀进行煅烧。在熔融状态下的碱与石墨中部分杂质硅酸盐、硅铝酸盐、石英等发生反应生成可溶性硅酸盐或酸溶性硅酸盐，再经过清洗脱硅。而另一部分没有与碱发生反应的杂质为金属氧化物，经碱熔后依旧留存于石墨中。随后将脱硅后的产物进行酸法浸出，使金属氧化物转化为可溶性盐，再经过脱水、洗涤等工序实现石墨提纯。其工艺流程如图1[20]。碱酸法一般包括NaOH-HCl、NaOH-H2SO4、NaOH-HCl-HNO3等体系，以最常见的NaOH-HCl为例，石墨碱酸法提纯中碱熔过程发生的反应如式(1)～式(5)，酸浸过程发生的反应如式(6)~式(9)[12，18]。2NaOH+nSiO2—→Na2O·nSiO2+H2O↑(1)2NaOH+Al2O3—→2NaAlO2+H2O↑(2)Fe3++3OH —→Fe(OH)3(3)Ca2++2OH —→Ca(OH)2(4)图1碱酸法提纯工艺流程Mg2++2OH —→Mg(OH)2(5)Fe(OH)3+3HCl—→FeCl3+3H2O(6)Ca(OH)2+2HCl—→CaCl2+2H2O(7)Mg(OH)2+2HCl—→MgCl2+2H2O(8)Na2O·nSiO2+HCl—→H2SiO3+NaCl(9)刘长青等[21]采用碱熔酸浸法对微细粒隐晶质石墨进行试验研究表明：经碱酸法提纯，可使原矿固定碳含量由82.67%提高至93.42%。针对内蒙古某地浮选精矿含有石英、云母和赤铁矿等杂质的石墨，谭旭升等[20]采用碱酸法对其进行提纯，在最佳工艺条件：碱熔工艺，氢氧化钠与石墨按照5∶2混匀，在600℃温度下持续焙烧2h；酸浸工艺，取1mol/L浓度的盐酸与石墨按5∶

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