CN104098092A

CN104098092A - 一种天然微晶石墨提纯方法

Info

Publication number: CN104098092A
Application number: CN201410377574.0A
Authority: CN
Inventors: 蒋开喜; 张邦胜; 王海北; 李贺; 赵磊; 蒋伟; 汪胜东; 王政; 刘三平; 王玉芳; 邹小平
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2014-08-03
Filing date: 2014-08-03
Publication date: 2014-10-15

Abstract

本发明公开了一种天然微晶石墨提纯方法，涉及一种全湿法的石墨提纯方法。其特征在于提纯过程将磨细的石墨矿进行加压碱性浸出，浸出渣经水洗、烘干得碱浸石墨；再将碱浸石墨进行常压酸性浸出，浸出渣经水洗、烘干，制得固定碳含量95％以上的微晶质石墨。本发明的提纯方法能够将固定碳含量77％以上的微晶石墨矿提纯到固定碳含量不小于95％，具有能量消耗低，石墨回收率高，环境友好等优点。

Description

一种天然微晶石墨提纯方法

技术领域

本发明涉及一种石墨提纯方法，特别是全湿法的石墨提纯方法。

背景技术

石墨是一种高能晶体碳材料，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，广泛应用于冶金、机械、环保、化工、耐火、新能源、核能、电子、医药、军工和航空航天等领域。

我国天然石墨成形地质条件好、分布广泛、资源丰富、质量好，储量和产量都居世界首位，是我国的优势矿产之一。天然石墨根据结晶程度的不同，可分为晶质石墨和微晶质石墨两类。

长期以来，人们大都重视晶质石墨的开采与加工，忽视了占有一大半储量的微晶质石墨的开发利用，其深加工技术水平和深加工能力较低的问题长期未得到有效解决。目前主要以原矿和粗加工产品应用为主，资源得不到充分利用，甚至盲目出口，造成矿产资源的大量流失和浪费。因此，进行微晶质石墨的化学提纯研究工作，开发低成本高碳石墨生产技术，具有重要的现实意义。

目前微晶质石墨的提纯多是借鉴晶质石墨的技术，常见的提纯方法包括浮选法、高温法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法等。浮选法多用于晶质石墨的初步提纯，石墨产品品位不高，且回收率很低。高温法对原料的纯度要求高，须专门建造高温炉，投资较大，只有国防、航天等领域对石墨产品纯度有特殊要求且小批量生产时才考虑采用。氢氟酸法除杂效率高，能耗低，但由于氢氟酸的毒性大和强腐蚀性对环境造成污染使该法的应用受到限制。氯化焙烧法的尾气难处理、污染严重，对设备腐蚀严重、氯气成本高等缺点限制了该方法的推广应用。碱酸法在碱烧过程中需要高温烧结、能量消耗大、设备腐蚀严重且石墨流失量大，因此有必要进行工艺改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，对碱酸法提纯石墨的工艺进行改进，提供一种能耗低、流程短、石墨回收率高且环境友好的微晶石墨提纯方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种天然微晶石墨提纯方法，其过程依次为：

(1)将微晶石墨矿破碎、磨细至粒度小于43μm占90％以上；

(2)将磨细的矿物与碱溶液混合，在矿浆液固比2～15:1、温度120～250℃、反应时间0.5～5h的条件下进行加压碱浸，浸出渣经水洗、烘干得到碱浸石墨。所述加压为矿浆加热到所述温度范围后，水蒸气产生的压力。

(3)将碱浸石墨和酸混匀后在矿浆液固比2～15:1、温度20～90℃、反应时间0.5～5h的条件下进行常压酸浸，浸出渣经水洗、烘干，制得固定碳含量在95％以上的微晶石墨产品。

进一步地，步骤(1)中所述微晶石墨矿，固定碳含量不小于77％。

进一步地，步骤(2)中所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。氢氧化钠溶液浓度优选10％～30％，更优选20％～30％。氢氧化钾溶液浓度优选14％～42％，更优选28％～42％。

进一步地，步骤(2)中所述加压浸出温度为150～220℃。

进一步地，步骤(2)中所述加压浸出时间为0.5～4h。

进一步地，步骤(3)中所述酸为盐酸或硫酸。盐酸浓度优选2％～37％，更优选2％～15％。硫酸浓度优选7％～98％，更优选7％～17％。

进一步地，步骤(3)中所述常压浸出温度为25～90℃。

进一步地，步骤(3)中所述常压浸出时间为0.5～2h。

本发明中涉及到的百分比、比例，除另有说明外，均为重量比。

采用本发明的提纯工艺，可将微晶石墨固定碳含量提高至95％以上，石墨回收率达99％以上。与目前广泛使用的碱酸法相比，本发明采用加压碱浸代替高温煅烧，降低了能量消耗、提高了石墨回收率。具有能耗低、流程短、石墨回收率高且环境友好的优点。

具体实施方式

用以下非限定性实施例对本发明的工艺作进一步的说明，以有助于理解本发明的内容及其优点，而不作为对本发明保护范围的限定，本发明的保护范围由权利要求书决定。

实施例1

将固定碳含量77.47％的微晶石墨矿破碎、磨细至粒度小于43μm占95.48％。将磨细的矿物30g与浓度30％的氢氧化钠溶液混合，在矿浆液固比3:1，温度220℃、反应时间2h的条件下进行加压碱浸。浸出渣经水洗、烘干后制得碱浸石墨。取15g碱浸石墨与20％盐酸混合，在矿浆液固比4:1，温度80℃、反应时间2h的条件下进行常压酸浸，浸出渣经水洗、烘干后，制得固定碳含量95.02％的微晶石墨产品，石墨回收率99.65％。

实施例2

将固定碳含量80.04％的微晶石墨矿破碎、磨细至粒度小于43μm占95.48％。将磨细的矿物30g与浓度20％的氢氧化钠溶液混合，在矿浆液固比3:1，温度200℃、反应时间1h的条件下进行加压碱浸。浸出渣经水洗、烘干后制得碱浸石墨。取15g碱浸石墨与浓度2％的盐酸混合，在矿浆液固比4:1，温度80℃、反应时间1h的条件下进行常压酸浸，浸出渣经水洗、烘干后，制得固定碳含量96.22％的微晶石墨产品，石墨回收率99.95％。

实施例3

将固定碳含量80.04％的微晶石墨矿破碎、磨细至粒度小于43μm占95.48％。将磨细的矿物30g与浓度30％的氢氧化钠溶液混合，在矿浆液固比3:1，温度150℃、反应时间4h的条件下进行加压碱浸。浸出渣经水洗、烘干后制得碱浸石墨。取15g碱浸石墨与浓度15％的盐酸混合，在矿浆液固比4:1，温度80℃、反应时间1h的条件下进行常压酸浸，浸出渣经水洗、烘干后，制得固定碳含量96.09％的微晶石墨产品，石墨回收率99.97％。

实施例4

将固定碳含量80.04％的微晶石墨矿破碎、磨细至粒度小于43μm占90.08％。将磨细的矿物30g与浓度25％的氢氧化钠溶液混合，在矿浆液固比4:1，温度200℃、反应时间1h的条件下进行加压碱浸。浸出渣经水洗、烘干后制得碱浸石墨。取15g碱浸石墨与浓度7％的硫酸混合，在矿浆液固比4:1，温度90℃、反应时间0.5h的条件下进行常压酸浸，浸出渣经水洗、烘干后，制得固定碳含量95.25％的微晶石墨产品，石墨回收率99.92％。

实施例5

将固定碳含量80.04％的微晶石墨矿破碎、磨细至粒度小于43μm占90.08％。将磨细的矿物30g与浓度28％的氢氧化钾溶液混合，在矿浆液固比3:1，温度200℃、反应时间1h的条件下进行加压碱浸。浸出渣经水洗、烘干后制得碱浸石墨。取15g碱浸石墨与浓度17％的硫酸混合，在矿浆液固比4:1，温度25℃、反应时间2h的条件下进行常压酸浸，浸出渣经水洗、烘干后，制得固定碳含量95.07％的微晶石墨产品，石墨回收率99.89％。

Claims

1.一种天然微晶石墨提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将微晶石墨矿破碎、磨细至粒度小于43μm占90％以上；

(2)将磨细的矿物与碱溶液混合，在矿浆液固比2～15:1、温度120～250℃、反应时间0.5～5h的条件下进行加压碱浸，浸出渣经水洗、烘干得到碱浸石墨；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述微晶石墨矿，固定碳含量不小于77％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，氢氧化钠溶液浓度为10％～30％，氢氧化钾溶液浓度为14％～42％。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，氢氧化钠溶液浓度为20％～30％，氢氧化钾溶液浓度为28％～42％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述加压浸出温度为150～220℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述加压浸出时间为0.5～4h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述酸为盐酸或硫酸，盐酸浓度为2％～37％，硫酸浓度为7％～98％。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，盐酸浓度为2％～15％，硫酸浓度为7％～17％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述常压浸出温度为25～90℃。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述常压浸出时间为0.5～2h。