CN104556015A - 一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法 - Google Patents

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Abstract

一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，涉及一种石墨的提纯方法。是要解决现有的石墨提纯方法存在污染环境，工艺复杂，成本较高的问题。方法：一、将提纯介质与石墨混合后放入封闭的压力容器中，采用外加热方式，使提纯介质与石墨混合体温度达到50～180℃，保持压力为1～10个大气压，反应30～90min；二、反应结束后，放压，将混合体通过高速离心机离心，分离介质和石墨，石墨经纯水清洗至PH＞6，即得到高纯石墨。本发明方法环境污染较小，工艺简单，介质可循环利用，可大幅度降低成本，提纯的石墨具有较高纯度。本发明用于石墨提纯。

Description

一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法
技术领域
本发明涉及一种石墨的提纯方法。
背景技术
由于石墨具有良好的导电、导热、耐高温、自润滑等特性，成了某些特种工业必不可少的原材料之一，如利用石墨耐高温特性，采用高纯石墨块体制备火箭的鼻椎；利用石墨的高导热特性，采用高纯石墨薄膜制备电子器件的散热体等。但目前石墨选矿技术所制备的石墨原材料纯度最高仅为98％，只有进一步进行纯化，才能拓展其应用领域，彰显其不可代替地位。
我国最早利用含氟酸(HF)或盐(NH3F、NaF等)能腐蚀硅、铝、铁等矿物质的原理，大规模开展含氟介质进行石墨提纯，虽然提纯技术简单，但污染较大，目前已被禁止；石墨高温提纯，利用石墨耐高温，而绝大多数石墨伴生矿物在2500℃以上气化的原理，制备一系列的高温炉并创造性的开发很多石墨连续高温提纯的技术方法，但目前国内所有设备都处于高能耗、低效率的弊端，国内石墨企业仅进行些小规模或试探性的生产；碱-酸法提纯是一种利用熔融氢氧化钠去除大部份石墨伴生矿物，盐酸去除含铁等金属杂质的方法，对比高温提纯，成本大大降低，对比HF提纯，污染降低，但工艺比较复杂，废碱液不易重复利用，成本有待进一步降低。目前现状看，石墨行业还亟待发明一种高效率、低成本、环境污染可控的石墨提纯新技术。
发明内容
本发明是要解决现有的石墨提纯方法存在污染环境，工艺复杂，成本较高的问题，提供一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法。
本发明无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，按以下步骤进行：
一、提纯介质由酸、乙酸钠和柠檬酸钠组成，其中酸为质量百分比70％～85％的磷酸、质量百分比65％～93％的硫酸、质量百分比50％～70％的乙酸中的一种或几种按任意比组成的混合物，乙酸钠的质量为酸总质量的2％～10％，柠檬酸钠的质量为酸总质量的1％～8％；
二、将提纯介质与石墨混合后放入封闭的压力容器中，采用外加热方式，使提纯介质与石墨混合体温度达到50～180℃，保持压力为1～10个大气压，反应30～90min；
三、反应结束后，放压，将混合体通过高速离心机离心，分离介质和石墨，石墨经纯水清洗至PH＞6，即得到高纯石墨。
分离后的提纯介质可循环利用。
清洗后的稀酸液经中种、沉淀、过滤后重新做清洗水用，沉淀后的磷酸钙、硫酸钙、乙酸钙等的一种或几种可另为其它复合材料的填充原料。
本发明的有益效果：
1、液相法去除石墨所含杂质，不用含氟酸或盐去除石墨杂质，对比纯含氟介质提纯，环境污染较小；
2、对比碱-酸提纯，没有碱熔过程，工艺简单，介质可循环利用，可大幅度降低成本。
3、发明方法提纯的石墨具有较高纯度，碳含量大于99.9％，为99.9％～99.96％。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，按以下步骤进行：
一、提纯介质由酸、乙酸钠和柠檬酸钠组成，其中酸为质量百分比70％～85％的磷酸、质量百分比65％～93％的硫酸、质量百分比50％～70％的乙酸中的一种或几种按任意比组成的混合物，乙酸钠的质量为酸总质量的2％～10％，柠檬酸钠的质量为酸总质量的1％～8％；
二、将提纯介质与石墨混合后放入封闭的压力容器中，采用外加热方式，使提纯介质与石墨混合体温度达到50～180℃，保持压力为1～10个大气压，反应30～90min；
三、反应结束后，放压，将混合体通过高速离心机离心，分离介质和石墨，石墨经纯水清洗至PH＞6，即得到高纯石墨。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中酸为质量百分比75％～80％的磷酸、质量百分比70％～90％的硫酸、质量百分比55％～65％的乙酸中的一种或几种按任意比组成的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中酸为质量百分比78％的磷酸、质量百分比80％的硫酸、质量百分比60％的乙酸中的一种或几种按任意比组成的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中提纯介质与石墨的重量比为(5～1.5):1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中使提纯介质与石墨混合体温度达到80～150℃。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中使提纯介质与石墨混合体温度达到100～120℃。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中提纯介质与石墨混合体的体积占封闭压力容器容积的70％～90％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中离心机的转速至少为1200转/分。其它与具体实施方式一相同。
为验证本发明的有益效果进行以下实验：
实施例1：
本实施例无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，按以下步骤进行：
一、提纯介质由100g质量百分比浓度78％的磷酸，20g质量百分比浓度80％的硫酸、10g质量百分比浓度60％的乙酸、6g乙酸钠和3g柠檬酸钠组成；
二、将提纯介质与80g石墨混合后放入封闭的压力容器中，提纯介质与石墨混合体的体积占封闭压力容器容积的90％，采用外加热方式，使提纯介质与石墨混合体温度达到100℃，保持压力为8个大气压，反应90min；
三、反应结束后，放压，将混合体通过高速离心机离心，转速为1200转/分，分离介质和石墨，石墨经纯水清洗至pH＞6，即得到高纯石墨。
本实施例制备的高纯石墨的碳含量为99.9％。
实施例2：
本实施例无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，按以下步骤进行：
一、提纯介质由50g质量百分比浓度为78％的磷酸，50g质量百分比浓度为80％的硫酸及30g质量百分比浓度为60％乙酸、6g乙酸钠和3g柠檬酸钠组成；
二、将提纯介质与80g石墨混合后放入封闭的压力容器中，提纯介质与石墨混合体的体积占封闭压力容器容积的80％，采用外加热方式，使提纯介质与石墨混合体温度达到150℃，保持压力为10个大气压，反应90min；
三、反应结束后，放压，将混合体通过高速离心机离心，转速为1200转/分，分离介质和石墨，石墨经纯水清洗至pH＞6，即得到高纯石墨。
本实施例制备的高纯石墨的碳含量为99.93％。
实施例3：
本实施例无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，按以下步骤进行：
一、提纯介质由100g质量百分比浓度78％的磷酸，20g质量百分比浓度80％的硫酸及10g质量百分比浓度60％乙酸、6g乙酸钠和3g柠檬酸钠组成；
二、将提纯介质与80g石墨混合后放入封闭的压力容器中，提纯介质与石墨混合体的体积占封闭压力容器容积的80％，采用外加热方式，使提纯介质与石墨混合体温度达到150℃，保持压力为10个大气压，反应90min；
三、反应结束后，放压，将混合体通过高速离心机离心，转速为1200转/分，分离介质和石墨，石墨经纯水清洗至pH＞6，即得到高纯石墨。
本实施例制备的高纯石墨的碳含量为99.95％。

Claims (8)

1.一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、提纯介质由酸、乙酸钠和柠檬酸钠组成，其中酸为质量百分比70％～85％的磷酸、质量百分比65％～93％的硫酸、质量百分比50％～70％的乙酸中的一种或几种按任意比组成的混合物，乙酸钠的质量为酸总质量的2％～10％，柠檬酸钠的质量为酸总质量的1％～8％；
二、将提纯介质与石墨混合后放入封闭的压力容器中，采用外加热方式，使提纯介质与石墨混合体温度达到50～180℃，保持压力为1～10个大气压，反应30～90min；
三、反应结束后，放压，将混合体通过高速离心机离心，分离介质和石墨，石墨经纯水清洗至PH＞6，即得到高纯石墨。
2.根据权利要求1所述的一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，其特征在于：步骤一中酸为质量百分比75％～80％的磷酸、质量百分比70％～90％的硫酸、质量百分比55％～65％的乙酸中的一种或几种按任意比组成的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，其特征在于：步骤一中酸为质量百分比78％的磷酸、质量百分比80％的硫酸、质量百分比60％的乙酸中的一种或几种按任意比组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，其特征在于：步骤二中提纯介质与石墨的重量比为(5～1.5):1。
5.根据权利要求1所述的一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，其特征在于：步骤二中使提纯介质与石墨混合体温度达到80～150℃。
6.根据权利要求1所述的一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，其特征在于：步骤二中使提纯介质与石墨混合体温度达到100～120℃。
7.根据权利要求1所述的一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，其特征在于：步骤二中提纯介质与石墨混合体的体积占封闭压力容器容积的70％～90％。
8.根据权利要求1所述的一种无氟低污染混酸制备高纯石墨的方法，其特征在于：步骤三中离心机的转速至少为1200转/分。
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