第25卷 第1期2010年2月新 型 炭 材 料NEWCARBONMATERIALSVo.l25 No.1

Feb.2010

文章编号: 1007-8827(2010)01-0022-07

加碱焙烧浸出法制备高纯石墨

葛 鹏, 王化军, 赵 晶, 解 琳, 张 强

(北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083)

摘 要: 为了制备高纯石墨,对常规碱酸法进行改进,并采用改进后的加碱焙烧浸出法对湖北金昌鳞片石墨浮选精矿进行提纯。结果表明,使用加碱焙烧浸出法提纯后可将石墨的固定碳含量由85.792%提高至99.914%,加碱焙烧浸出法可以有效降低石墨原料中的杂质含量,其提纯效果远远优于常规碱酸法。关键词: 鳞片石墨;焙烧;水浸;酸浸中图分类号: TD97

文献标识码: A

1 前言

石墨具有耐高温性,导电性、导热性、润滑性和化学稳定性等特点

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实现、通用性强,其缺点是能耗大、反应时间长、设备腐蚀严重、产生大量废水。氢氟酸提纯法获得的高

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纯石墨固定碳含量最高可达99.95%。氢氟酸法的优点是:除杂效率高,产品品位高、对石墨产品的性能影响小、能耗低。缺点是氢氟酸有剧毒和强腐蚀性,必须有严格的安全防护措施,产生的废水需要严格处理后才能排放。利用氯化焙烧法获得的高纯石墨固定碳含量最高可达99.95%

[20]

,广泛应用于冶金、机械、环

保、化工、耐火、电子、医药、军工和航空航天等领域,

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在国民经济中的地位越来越重要。目前我国石墨工业技术还处于世界中低水平,仍以原料生产为主,所需的高纯石墨产品需从国外进口。因此,针对高纯石墨制备工艺进行研究,对提高我国石墨制品的附加值,高效利用石墨资源具有重要参考价值。

我国石墨选矿通常采用浮选法,但浮选法石墨的品位只能达到一定范围,固定碳含量通常为79%~90%

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。氯化焙烧法

具有节能、提纯效率高(>98%)、回收率高等优点。

但氯气有毒,腐蚀性强,要求严格密封,对尾气必须妥善处理,同时氯气成本较高,而且氯化法工艺本身也存在缺陷,产品纯度仅能勉强达到99.95%,且极不稳定,在一定程度上限制了其推广应用。高温法可将石墨提纯到99.99%,如进一步改善工艺条件,纯度可达到99.995%

[14]

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,仍有部分杂质矿物呈极细粒状浸染

在石墨鳞片中,即使细磨也不易单体解离。若要再

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提高石墨品位,必须采取其他提纯手段。

目前,石墨的提纯方法主要有碱酸法酸法

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[18]

。高温法的优点是:产

、氢氟

、氯化焙烧法

[17,20]

、高温法

[14]

品纯度极高,缺点是设备投资最多,能耗大,生产成

本高,而且苛刻的生产条件也使应用范围极为有限,只有国防、航天等领域才考虑采用高温法进行小批量生产。

比较以上各种方法,显然,碱酸法生产工艺简单,生产环境宽松,不产生有毒有害的废弃物,废液较易处理。如果能对该法进行改进,改善提纯效果,碱酸法即可成为工业生产中提纯石墨的最好方法。

为此,笔者选择碱酸法进行研究,尝试优化改进常规碱酸法,以期进一步提高石墨产品的固定碳含量,制备高纯石墨。

。碱酸法提纯

的原理是:将氢氧化钠与石墨混合均匀进行煅烧,在高温下石墨中的杂质如硅酸盐、石英等成分与氢氧化钠发生反应,生成可溶性的硅酸钠,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,经过碱熔后仍保留在石墨中,将脱硅后的产物用盐酸浸出,使其转化为可溶性的金属化合物,再通过过滤、洗涤而实现与石墨的分离

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。碱酸

法可获得固定碳含量 99%的石墨产品。碱酸法的优点为:一次性投资少、产品品位较高、设备易

收稿日期:2009-11-09; 修回日期:2010-01-20

基金项目: 十一五 国家科技支撑计划课题(2006BAB12B01).

通讯作者:王化军,教授,Te:l13801102692,E-mai:lhjwang63@263.net

作者简介:葛 鹏(1981-),男,河南省信阳市人,博士研究生,矿业环境工程.Te:l13811862353,E-mai:lrockeh@126.com