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石墨选矿提纯方法有哪些,各自的优缺点是什么?

发布时间:2019-09-11 17:09:39

随着技术的不断发展,普通的高碳石墨产品已不能满足各行各业的要求,因此需要进一步提高石墨的纯度。石墨选矿提纯方法有哪些,各自的优缺点是什么?本文详细分析各类石墨选矿提纯的方法。

石墨因其独特的结构和导电、导热、润滑、耐高温、化学性能稳定等特点,在高性能材料中具有较高应用价值,成为现代工业及高、新、尖技术发展必不可少的非金属材料。随着技术的不断发展,普通的高碳石墨产品已不能满足各行各业的要求,因此需要进一步提高石墨的纯度。

目前,国内外提纯石墨的方法主要有浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法、高温法等。其中碱酸法、氢氟酸法与氯化焙烧法属于化学提纯法,高温提纯法属于物理提纯法。

石墨选矿提纯之浮选法

石墨原矿的浮选一般先使用正浮选法,然后再对正浮选精矿进行反浮选。这类选矿一般以球磨机作为石墨磨粉机。浮选石墨精矿品位通常可达80%~90%,采用多段石墨磨矿,纯度可达98%左右。

浮选晶质石墨常用捕收剂为煤油、柴油、重油、磺酸酯、硫酸酯、酚类和羧酸酯等,常用起泡剂为2#油、4#油、松醇油、醚醇和丁醚油等,调整剂为石灰和碳酸钠,抑制剂为水玻璃和石灰。浮选隐晶质石墨的常用捕收剂是煤焦油,常用起泡剂是樟油和松油,常用调整剂是碳酸钠,常用抑制剂是水玻璃和氟硅酸钠。

优点:能耗和试剂消耗少、成本。

缺点:只能使石墨的品位得到有限的提高,对于鳞片状石墨,采用多段磨矿不但不能将其完全    

单体解离,而且不利于保护石墨的大鳞片。

石墨选矿提纯之碱酸法

碱酸法是石墨化学提纯的主要方法,也是目前比较成熟的工艺方法。该方法包括NaOH-HCl,NaOH-H2SO4,NaOH-HCl-HNO3等体系。其中NaOH-HCl法常见。

碱酸法提纯石墨的原理是将NaOH与石墨按照一定的比例混合均匀进行煅烧,在500~700℃的高温下石墨中的杂质如硅酸盐、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,经过碱熔后仍保留在石墨中,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,而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,再通过过滤、洗涤实现与石墨的分离。

优点:碱酸法提纯后的石墨含碳量可达99%以上,具有一次性投资少、产品品位较高、工艺适

应性强等特点。而且还具有设备常规、通用性强(除石墨外,许多非金属矿的提纯都可    

以采用碱酸法)等优点,碱酸法是现今在我国应用广泛的方法。

缺点:能量消耗大、反应时间长、石墨流失量大以及废水污染严重。 

石墨选矿提纯之氢氟酸法

任何硅酸盐都可以被氢氟酸溶解,这一性质使氢氟酸成为处理石墨中难溶矿物的试剂。1979年以来,国内外相继开发了气态氟化氢、液态氢氟酸体系以及氟化铵盐体系的净化方法,其中,液态氢氟酸法应用为广泛,它利用石墨中的杂质和氢氟酸反应生成溶于水的氟化物及挥发物而达到提纯的目的。

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: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,对于设备的严格要求和环

保投入导致成本升高。

石墨选矿提纯之氯化焙烧法

氯化焙烧法是将石墨粉掺加一定量的还原剂,在一定温度和特定气氛下焙烧,再通入氯气进行化学反应,使物料中有价金属转变成熔沸点较低的气相或凝聚相的氯化物及络合物而逸出,从而与其余组分分离,达到提纯石墨的目的。

优点:低焙烧温度和较小的氯气消耗量降低石墨的生产成本,同时石墨产品的含碳量与用氢氟

酸法处理后的相当,相比之下氯化焙烧法的回收率较高。

缺点:因氯气有毒,腐蚀性强,对设备操作要求较高,需要严格密封,对尾气必须妥善处理,

所以在一定程度上限制了其推广应用。

石墨选矿提纯之高温提纯法

利用石墨的沸点远高于所含杂质硅酸盐的沸点这一特性,将石墨粉直接装入石墨坩埚,在通入惰性气体和氟利昂保护气体的纯化炉中加热到2300~3000℃,保持一段时间,石墨中的杂质会溢出,从而实现石墨的提纯。高温法一般采用经浮选或化学法提纯过的含碳99%以上的高碳石墨作为原材料,可将石墨提纯到99.99%,如通过进一步改善工艺条件,提高坩锅质量,纯度可达到99.995%以上。

优点:产品的含碳量极高,可达99.995%以上。

缺点:须专门设计建造高温炉,设备昂贵,一次性投资多;苛刻的生产条件限制其应用;能耗  大,的电费增加了生产成本。

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