一種提純高純石墨的方法
一種提純高純石墨的方法
專(zhuan) 利名稱：一種提純高純石墨的方法
技術領域：
本發明涉及一種提純高純石墨的方法，特別是由石墨原礦提純純度大於(yu) 99. 99% 的高純石墨的方法。
背景技術：
高純石墨是石墨含量在99. 99%以上的石墨，它是一種不可再生的戰略資源，一直 是軍(jun) 工和現代工藝及高新技術發展中不可或缺的重要戰備資源。目前高純石墨的生產(chan) 方法主要以浮選法、酸堿法、氫氟酸法為(wei) 主的濕法提純方法 和以氯化焙燒法和高溫法為(wei) 主的火法提純法。這幾種生產(chan) 方法或多或少地存在除雜效果 差、能耗高、環境汙染嚴(yan) 重等不足。
發明內(nei) 容
本發明提供一種提純高純石墨的方法，能有效去除石墨中的雜質，使石墨的固定 碳的含量達到99. 99%，達到高純石墨要求的方法。產(chan) 品的性能較好，其工藝簡單、先進、易 於(yu) 操作，生產(chan) 效率高、設備投資少、能耗低，對環境的影響比較小，成本低，石墨產(chan) 品純度高， 能夠滿足高純石墨的要求。解決(jue) 本發明的技術問題所采用的技術方案為(wei) 石墨原礦經過破碎、球磨、篩分等工 序後，采用浮選設備或重選設備對其進行選礦處理，得到石墨精礦。石墨精礦先在加壓反應 釜中進行堿浸處理，而後在超聲波場或微波場中進行常壓酸浸處理。最後石墨采用氫氟酸 或者含氟鹽的體(ti) 係進行深度除雜，得到高純度的石墨產(chan) 品；反應後的各段的浸出廢液經過 回收處理後循環利用。技術特征如下一種提純高純石墨的方法，以石墨原礦為(wei) 原料，原料為(wei) 鱗片石墨或隱晶石墨，特征 在於(yu) 石墨原礦經過破碎機數次破碎後，投入球磨機中進行研磨，得到50目以下的石墨粉 料，將粉碎後的石墨物料投入篩分機中進行石墨粉末分級，得到粒度為(wei) 100 1000目的石 墨粉料；而不合格的石墨粉則重新投入到球磨機中進行反複球磨；采用浮選設備或者重選 設備對石墨粉料進行選礦處理得到石墨精礦；先後采用加壓堿浸和常壓酸浸對石墨精礦進 行處理，其中常壓酸浸是在超聲波場或/和微波場下進行；處理後的石墨粉再用氫氟酸或 含氟鹽氟化鈉進行浸出，得到高純度的石墨產(chan) 品。所述的浮選溫度為(wei) 20 60°C，浮選的重量液固比為(wei) 1 20 1。所述的加壓堿浸的溶液是LiOH、NaOH, KOH、Na2CO3或氨水水溶液的任意一種或幾 種的混合；LiOH濃度為(wei) 5% 40%，NaOH濃度為(wei) 5% 35%，KOH濃度為(wei) 5% 27%,Na2CO3 濃度為(wei) 5% 30% ；加壓堿浸的重量液固比為(wei) 1 10 1，溫度為(wei) 100 300°C，反應壓強 為(wei) 0. 3 30. OMPa，處理時間為(wei) 0. 5 12小時；采用石灰作為(wei) 試劑回收再生堿液。所述常壓酸浸采用的溶液是鹽酸、硫酸、硝酸或醋酸水溶液的任意一種或幾種的 混合；鹽酸濃度為(wei) 5 % 35 %，硫酸濃度為(wei) 5 % 80 %，硝酸濃度為(wei) 5 % 60 %，醋酸濃度 為(wei) 5% 100%;常壓酸浸的重量液固比為(wei) 1 8 1，溫度為(wei) 30 90°C，處理時間為(wei) Ih 100h。常壓酸浸時的超聲波頻率範圍在15 80KHz，微波場頻率範圍在300GHz 3GHz。所述的氫氟酸的濃度 45%，含氟鹽氟化鈉NaF的濃度為(wei) 1 20% ；氫氟酸 或氟化鈉處理的重量液固比1 9 1，溫度為(wei) 40 90°C，處理時間為(wei) Ih 24h。上述加壓堿浸選礦後的石墨精礦投入加壓反應釜中，添加堿溶液，控製反應條 件，使石墨精礦中的雜質與(yu) 堿液發生反應。反應結束後，實現固液分離。固體(ti) 采用純水洗滌 至PH = 7為(wei) 止，液體(ti) 采用石灰進行堿液再生。上述常壓酸浸洗滌至中性的石墨與(yu) 上述條件的酸溶液混合調漿，控製反應條件， 使石墨中的雜質進一步與(yu) 酸發生反應。反應過程在超聲波場或微波場中進行。反應後的石 墨最後采用氫氟酸或含氟鹽氟化鈉進行深度除雜，以去除酸性條件下生成的矽酸。酸浸過 程中產(chan) 生的廢酸采用離子交換樹脂或萃取的方式進行酸液再生。洗滌過程中產(chan) 生的酸性廢水與(yu) 堿性廢水相互中和，並添加石灰沉澱溶液中的F。中 和後的水重新返回係統進行洗滌。整個(ge) 工藝過程不汙染環境。本發明的有益效果是石墨原礦經浮選或重選、加壓堿浸、酸浸處理後得到高純 石墨，並在酸浸過程中添加超聲波場或微波場。工藝流程短，容易實現工業(ye) 化生產(chan) ，設備 簡單，安全性好，能耗低，生產(chan) 成本低，環境汙染小；獲得的高純石墨中固定碳的含量大於(yu) 99. 99%。
具體(ti) 實施例方式下麵通過實施例對本發明作進一步詳細描述。實施例一使用含碳量10wt%的鱗片石墨為(wei) 原料，將原料依次進破碎機破碎、球磨機球磨，並 采用篩分機對石墨粉進行篩粉，得到粒度為(wei) 150目的石墨粉料，然後采用浮選設備對其進 行初步除雜，得到石墨精礦。用濃度為(wei) 5%的NaOH溶液按照液固比為(wei) 1 1的重量份對石墨精礦在加壓反應 釜中進行堿浸處理，控製反應溫度為(wei) 110 130°C，反應壓強為(wei) 25MPa，處理時間為(wei) 12h。反 應後的物料實現固液分離，並用純水清洗至PH = 7。再將反應後的物料用濃度為(wei) 10%的鹽 酸溶液按照液固比為(wei) 8 1的重量份進行酸浸出處理，控製反應條件為(wei) 常壓、反應溫度為(wei) 90°C，處理時間為(wei) 50h ；酸浸過程中添加微波場，微波頻率為(wei) 3GHz。反應後的石墨粉過濾後 最後采用濃度為(wei) 20%的氫氟酸溶液進行深度除雜浸出處理，氫氟酸處理的重量份液固比為(wei) 5 1，溫度為(wei) 60°C，處理時間為(wei) 5h，處理後的產(chan) 品采用常規技術經過洗滌至中性後幹燥得 到高純度的石墨產(chan) 品，其純度為(wei) 99. 991%，產(chan) 品總灰分為(wei) 0. 009%。其中Al2O3的殘餘(yu) 量為(wei) 18ppmw, Fe2O3的殘餘(yu) 量為(wei) 14ppmw，SiO2的殘餘(yu) 量為(wei) 23ppmw，其它雜質總量小於(yu) 15ppmw。以上各項反應後產(chan) 生的各種廢液經過回收處理循環利用，堿浸處理後的廢液采用 石灰進行堿液再生，酸浸處理後的廢液采用萃取或離子交換樹脂進行酸液再生。實施例二使用含碳量15wt%的鱗片石墨為(wei) 原料，將原料依次進破碎機破碎、球磨機球磨，並 采用篩分機對石墨粉進行篩粉，得到粒度為(wei) 250目的石墨粉料，然後采用重選設備對其進 行初步除雜，得到石墨精礦。用濃度為(wei) 30%的KOH與(yu) 20%的Na2CCV混合溶液按照液固比為(wei) 5 1的重量份對石墨精礦在加壓反應釜中進行堿浸處理，控製反應溫度為(wei) 180 200°C，反應壓強為(wei) 15MPa，處 理時間為(wei) 6h。反應後的物料實現固液分離，並使用純水清洗至pH = 7。再將反應後的物料 用濃度為(wei) 15%的硝酸溶液按照液固比為(wei) 1 1的重量份進行酸浸出處理，控製反應條件為(wei) 常壓、反應溫度為(wei) 50°C，處理時間為(wei) 20h，酸浸過程中添加超聲波場，超聲波頻率為(wei) 17KHz。 反應後的石墨粉過濾後最後采用濃度為(wei) 10%的氫氟酸溶液進行深度除雜浸出處理，氫氟酸 處理的重量份液固比為(wei) 2 1，溫度為(wei) 40°C，處理時間為(wei) 7h，處理後的產(chan) 品采用常規技術經 過洗滌至中性後幹燥得到高純度的石墨產(chan) 品，其純度為(wei) 99. 995%，產(chan) 品總灰分為(wei) 0. 005%, 其中Al2O3的殘餘(yu) 量為(wei) lOppmw，Fe2O3的殘餘(yu) 量為(wei) 7ppmw，Si02的殘餘(yu) 量為(wei) llppmw，其它雜質 總量小於(yu) 5ppmw。實施例三使用含碳量30wt%的隱晶石墨為(wei) 原料。將原料依次進破碎機破碎、球磨機球磨，並 采用篩分機對石墨粉進行篩粉，得到粒度為(wei) 350目的石墨粉料，然後采用重選設備對其進 行初步除雜，得到石墨精礦。用濃度為(wei) 25 %的LiOH和5 %的KOH混合溶液按照液固比為(wei) 8 1的重量份對石 墨精礦在加壓反應釜中進行堿浸處理，控製反應溫度為(wei) 250 280°C，反應壓強為(wei) 20MPa，處 理時間為(wei) 4h。反應後的物料實現固液分離，並使用純水清洗至pH = 7。再將反應後的物料 用濃度為(wei) 20%的鹽酸溶液和15%的硫酸以及30%的醋酸混合溶液按照液固比為(wei) 4 1的 重量份進行常壓酸浸處理，控製反應溫度為(wei) 60°C，處理時間為(wei) 80h。酸浸過程中先後添加微 波場和超聲波場，微波頻率為(wei) 50GHz，超聲波的頻率為(wei) 50KHz，時間各是40小時。反應後的 石墨粉過濾後最後采用濃度為(wei) 10%的氟化鈉NaF溶液按照液固比為(wei) 4 1的重量份進行浸 出處理，處理後的產(chan) 品采用常規技術經過洗滌至中性後幹燥得到高純度的石墨產(chan) 品，其純 度為(wei) 99. 993%，產(chan) 品總灰分為(wei) 0. 007%。其中Al2O3的殘餘(yu) 量為(wei) 12ppmw，Fe2O3的殘餘(yu) 量為(wei) 14ppmw, SiO2的殘餘(yu) 量為(wei) 23ppmw，其它雜質總量小於(yu) llppmw。
權利要求
一種提純高純石墨的方法，以石墨原礦為(wei) 原料，其特征在於(yu) 石墨原礦經過破碎、球磨和篩分後，得到粒度為(wei) 100～1000目的石墨粉料；采用浮選設備或者重選設備對石墨粉料進行選礦處理得到石墨精礦；先後采用加壓堿浸和常壓酸浸對石墨精礦進行處理，其中常壓酸浸是在超聲波場或/和微波場下進行；處理後的石墨粉再用氫氟酸或含氟鹽氟化鈉進行浸出，得到高純度的石墨產(chan) 品。
2.根據權利要求1所述的提純高純石墨的方法，其主要特征在於(yu) 浮選時溫度為(wei) 20 60°C，浮選的重量液固比為(wei) 1 20 1。
3.根據權利要求1所述的提純高純石墨的方法，其特征在於(yu) 加壓堿浸的溶液是LiOH、 NaOH,KOH,Na2CO3或氨水水溶液的任意一種或幾種的混合；LiOH濃度為(wei) 5% 40%，Na0H濃 度為(wei) 5% 35%，KOH濃度為(wei) 5% 27%，Na2CO3濃度為(wei) 5% 30% ；加壓堿浸的重量液固 比為(wei) 1 10 1，溫度為(wei) 100 300°C，反應壓強為(wei) 0. 3 30. OMPa，處理時間為(wei) 0. 5 12 小時；采用石灰作為(wei) 試劑回收再生堿液。
4.根據權利要求1所述的提純高純石墨的方法，其特征在於(yu) 常壓酸浸的溶液是鹽酸、 硫酸、硝酸或醋酸水溶液的任意一種或幾種的混合；鹽酸濃度為(wei) 5% 35%，硫酸濃度為(wei) 5% 80%，硝酸濃度為(wei) 5% 60%，醋酸濃度為(wei) 5% 100% ；常壓酸浸的重量液固比為(wei) 1 8 1，溫度為(wei) 30 90°C，處理時間為(wei) Ih 100h。
5.根據權利要求1所述的提純高純石墨的方法，其特征在於(yu) 氫氟酸的濃度 45%，含氟鹽氟化鈉NaF的濃度為(wei) 1 20%;氫氟酸或氟化鈉處理的重量液固比1 9 1， 溫度為(wei) 40 90°C，處理時間為(wei) Ih 24h。
6.根據權利要求1所述的提純高純石墨的方法，其特征在於(yu) 所述的原料為(wei) 鱗片石墨 或隱晶石墨。
7.根據權利要求1所述的提純高純石墨的方法，其特征在於(yu) 常壓酸浸時的超聲波頻率 範圍在15 80KHz，微波場頻率範圍在300GHz 3GHz。
全文摘要
本發明提出一種提純高純石墨的方法，能有效去除石墨中的雜質，使石墨的固定碳的含量達到99.99％，石墨原礦經過破碎、球磨、篩分等工序後，采用浮選設備或重選設備對其進行選礦處理，得到石墨精礦；石墨精礦先在加壓反應釜中進行堿浸處理，而後在超聲波場或微波場中進行常壓酸浸處理；處理後的石墨粉再用氫氟酸或含氟鹽氟化鈉進行浸出，得到高純度的石墨產(chan) 品。
文檔編號C01B31/04GK101973545SQ20101053485
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月8日 優(you) 先權日2010年11月8日
發明者於(yu) 站良, 俞小花, 謝剛, 陳加希 申請人:昆明冶金研究院