CN104843696B - 以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法 - Google Patents

以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104843696B
CN104843696B CN201510275274.6A CN201510275274A CN104843696B CN 104843696 B CN104843696 B CN 104843696B CN 201510275274 A CN201510275274 A CN 201510275274A CN 104843696 B CN104843696 B CN 104843696B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
carbon
crystalline flake
flake graphite
sodium hydroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510275274.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104843696A (zh
Inventor
赵增典
何志伟
季海滨
刘然升
冯柳
王英
王志国
王永在
张丽鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Technology
Original Assignee
Shandong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Technology filed Critical Shandong University of Technology
Priority to CN201510275274.6A priority Critical patent/CN104843696B/zh
Publication of CN104843696A publication Critical patent/CN104843696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104843696B publication Critical patent/CN104843696B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及石墨提纯技术领域，具体涉及一种以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法。本发明将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合并在模具中压制成块，然后在中碳鳞片石墨包埋下高温焙烧，洗涤，再将得到的石墨粉末酸浸后洗涤，干燥得到固定碳含量＞99.5wt.％的高碳石墨。本发明通过将石墨与氢氧化钠混合并在模具中压制成块，提高了杂质与氢氧化钠的接触程度和体系的热传导效率，降低了物料、能量的消耗；采用中碳鳞片石墨包埋的办法代替了高纯氮气的保护方法，保证提纯质量的同时也减小了生产过程对设备的腐蚀，从而降低了生产成本。本发明加快了杂质与氢氧化钠的反应速度，提高了氢氧化钠的利用率，降低了反应温度，操作简单，成本低廉。

Description

以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法
技术领域
本发明涉及石墨提纯技术领域，具体涉及一种以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法。
背景技术
石墨是一种具有极高利用价值的材料，在科技技术各个领域发挥着举足轻重的作用。特别是自石墨烯发现以来，人们对其研究在近几年更是持续升温。因此，作为石墨烯原料的石墨纯度成为其经济和应用价值关键的一个指标，石墨的提纯也一直是科研工作者重中之重的课题。
目前高纯石墨的制备方法一般有碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法、高温法。其中氢氟酸法、氯化焙烧法均可制得较高品位的高纯石墨，但它们对环境的污染也同样严重，操作过程的安全性较差，对设备的要求也较高，因而逐渐被摒弃。高温法是获得高品位石墨的有效方法，但因其实施过程中需要达到3500℃的极高温度，对设备提出了严格的要求，其能耗自然是相当之高，不利于规模化生产。相比较之下，碱酸法作为一种环境污染少、消耗能量低的提纯方法，得到推广并日渐成熟。此方法大致分五步：碱浸、洗涤、酸浸、洗涤、干燥。碱酸浸泡过程能分别使石墨中硅酸盐、石英、金属及其氧化物浸出，洗涤过程达到石墨与杂质分离的目的。但目前碱酸法依然存在由于高耗能及工艺对生产设备的高要求所带来的高生产成本的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法，保证提纯后石墨固定碳含量＞99.5wt.％，降低能耗、降低生产工艺对设备的需求从而降低提纯成本。
本发明所述的以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法，包括以下步骤：
(1)将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合均匀，置于粉末压片模具中压制，得到石墨预制块；
(2)将步骤(1)得到的石墨预制块包埋于中碳鳞片石墨中焙烧，取出，清理石墨预制块的表面，再将石墨预制块溶于水中搅拌成为粉末状，过滤，洗涤至滤液pH＝7.0；
(3)将步骤(2)洗涤好的石墨粉末溶于盐酸中进行反应，反应完毕过滤，加入蒸馏水搅拌过滤，洗涤至滤液pH＝7.0，将石墨粉末烘干，得到固定碳含量＞99.5wt.％的高碳石墨。
其中，优选的技术方案是：
步骤(1)和步骤(2)中的中碳鳞片石墨的固定碳含量80～95wt.％，粒径32～200目。
步骤(1)中粉末压片模具的直径为5～20cm，压制而成的石墨块密度为1.80～2.00g/cm3。
步骤(1)中压制的压力为10～30MPa，压力维持时间为5～10min。
步骤(2)中焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为1～3h。
步骤(3)中反应温度为50～70℃，反应时间为0.5～1h。
步骤(3)中盐酸的质量浓度为4～15％。
中碳鳞片石墨、氢氧化钠、盐酸三者的质量比为1～4:10:60～170。
本发明的有益效果如下：
本发明将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合并在模具中压制成块，然后在中碳鳞片石墨包埋下高温焙烧，洗涤，再将得到的石墨粉末酸浸后洗涤，干燥得到固定碳含量＞99.5wt.％的高碳石墨。本发明通过将石墨与氢氧化钠混合并在模具中压制成块，提高了杂质与氢氧化钠的接触程度和体系的热传导效率，降低了物料、能量的消耗；采用中碳鳞片石墨包埋的办法代替了高纯氮气的保护方法，保证提纯质量的同时也减小了生产过程对设备的腐蚀，从而降低了生产成本。本发明加快了杂质与氢氧化钠的反应速度，提高了氢氧化钠的利用率，降低了反应温度，操作简单，成本低廉。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)物料准备：中碳鳞片石墨：固定碳含量为95wt.％，粒径为100目；氢氧化钠：固体形态为粉末状；盐酸：质量浓度为4％，三者的质量比为3:10:170。
(2)将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合搅拌后置于粉末压片器中，在20MPa压力下压制成块，压力维持9min，得到密度为1.9g/cm3的石墨预制块。
(3)将石墨预制块包埋在粉末状中碳鳞片石墨中，并置于箱式电阻炉中，500℃维持3h，之后将取出并清理过表面的石墨块溶于水中并搅拌过滤，重复洗涤至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(4)将步骤(3)得到的石墨粉末溶于质量分数4％的盐酸中，70℃搅拌1h，过滤得到粉末后再将粉末加入蒸馏水搅拌过滤，重复至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(5)将步骤(4)得到的石墨粉烘干，经检测，可得到固定碳含量为99.63wt.％的高碳石墨。
实施例2
(1)物料准备：中碳鳞片石墨：固定碳含量为95wt.％，粒径为100目；氢氧化钠：固体形态为粉末状；盐酸：质量浓度为9％，三者的质量比为2:10:60。
(2)将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合搅拌后置于粉末压片器中，在30MPa压力下压制成块，压力维持10min，得到密度为2.0g/cm3的石墨预制块。
(3)将石墨预制块包埋在粉末状中碳鳞片石墨中，并置于箱式电阻炉中，450℃维持3h，之后将取出并清理过表面的石墨块溶于水中并搅拌过滤，重复洗涤至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(4)将步骤(3)得到的石墨粉末溶于质量分数9％的盐酸中，70℃搅拌1h，过滤得到粉末后再将粉末加入蒸馏水搅拌过滤，重复至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(5)将步骤(4)得到的石墨粉烘干，经检测，可得到固定碳含量为99.61wt.％的高碳石墨。
实施例3
(1)物料准备：中碳鳞片石墨：固定碳含量为88wt.％，粒径为32目；氢氧化钠：固体形态为粉末状；盐酸：质量浓度为15％，三者的质量比为2:10:60。
(2)将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合搅拌后置于粉末压片器中，在30MPa压力下压制成块，压力维持10min，得到密度为2.0g/cm3的石墨预制块。
(3)将石墨预制块包埋在粉末状中碳鳞片石墨中，并置于箱式电阻炉中，450℃维持3h，之后将取出并清理过表面的石墨块溶于水中并搅拌过滤，重复洗涤至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(4)将步骤(3)得到的石墨粉末溶于质量分数15％的盐酸中，70℃搅拌1h，过滤得到粉末后再将粉末加入蒸馏水搅拌过滤，重复至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(5)将步骤(4)得到的石墨粉烘干，经检测，可得到固定碳含量为99.72wt.％的高碳石墨。
实施例4
(1)物料准备：中碳鳞片石墨：固定碳含量为88wt.％，粒径为80目；氢氧化钠：固体形态为粉末状；盐酸：质量浓度为15％，三者的质量比为3:10:60。
(2)将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合搅拌后置于粉末压片器中，在30MPa压力下压制成块，压力维持10min，得到密度为2.0g/cm3的石墨预制块。
(3)将石墨预制块包埋在粉末状中碳鳞片石墨中，并置于箱式电阻炉中，450℃维持1h，之后将取出并清理过表面的石墨块溶于水中并搅拌过滤，重复洗涤至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(4)将步骤(3)得到的石墨粉末溶于质量分数15％的盐酸中，70℃搅拌1h，过滤得到粉末后再将粉末加入蒸馏水搅拌过滤，重复至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(5)将步骤(4)得到的石墨粉烘干，经检测，可得到固定碳含量为99.58wt.％的高碳石墨。
实施例5
(1)物料准备：中碳鳞片石墨：固定碳含量为95wt.％，粒径为32目；氢氧化钠：固体形态为粉末状；盐酸：质量浓度为4％，三者的质量比为4:10:60。
(2)将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合搅拌后置于粉末压片器中，在10MPa压力下压制成块，压力维持5min，得到密度为1.8g/cm3的石墨预制块。
(3)将石墨预制块包埋在粉末状中碳鳞片石墨中，并置于箱式电阻炉中，400℃维持2h，之后将取出并清理过表面的石墨块溶于水中并搅拌过滤，重复洗涤至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(4)将步骤(3)得到的石墨粉末溶于质量分数4％的盐酸中，50℃搅拌0.5h，过滤得到粉末后再将粉末加入蒸馏水搅拌过滤，重复至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(5)将步骤(4)得到的石墨粉烘干，经检测，可得到固定碳含量为99.59wt.％的高碳石墨。
实施例6
(1)物料准备：中碳鳞片石墨：固定碳含量为95wt.％，粒径为100目；氢氧化钠：固体形态为粉末状；盐酸：质量浓度为4％，三者的质量比为2:10:90。
(2)将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合搅拌后置于粉末压片器中，在30MPa压力下压制成块，压力维持5min，得到密度为2.0g/cm3的石墨预制块。
(3)将石墨预制块包埋在粉末状中碳鳞片石墨中，并置于箱式电阻炉中，500℃维持3h，之后将取出并清理过表面的石墨块溶于水中并搅拌过滤，重复洗涤至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(4)将步骤(3)得到的石墨粉末溶于质量分数4％的盐酸中，50℃搅拌1h，过滤得到粉末后再将粉末加入蒸馏水搅拌过滤，重复至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(5)将步骤(4)得到的石墨粉烘干，经检测，可得到固定碳含量为99.64wt.％的高碳石墨。
实施例7
(1)物料准备：中碳鳞片石墨：固定碳含量为80wt.％，粒径为50目；氢氧化钠：固体形态为粉末状；盐酸：质量浓度为7％，三者的质量比为1:10:120。
(2)将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合搅拌后置于粉末压片器中，在30MPa压力下压制成块，压力维持7min，得到密度为2.0g/cm3的石墨预制块。
(3)将石墨预制块包埋在粉末状中碳鳞片石墨中，并置于箱式电阻炉中，700℃维持2h，之后将取出并清理过表面的石墨块溶于水中并搅拌过滤，重复洗涤至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(4)将步骤(3)得到的石墨粉末溶于质量分数7％的盐酸中，60℃搅拌0.5h，过滤得到粉末后再将粉末加入蒸馏水搅拌过滤，重复至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(5)将步骤(4)得到的石墨粉烘干，经检测，可得到固定碳含量为99.70wt.％的高碳石墨。
实施例8
(1)物料准备：中碳鳞片石墨：固定碳含量为90wt.％，粒径为32目；氢氧化钠：固体形态为粉末状；盐酸：质量浓度为10％，三者的质量比为4:10:150。
(2)将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合搅拌后置于粉末压片器中，在30MPa压力下压制成块，压力维持7min，得到密度为2.0g/cm3的石墨预制块。
(3)将石墨预制块包埋在粉末状中碳鳞片石墨中，并置于箱式电阻炉中，600℃维持3h，之后将取出并清理过表面的石墨块溶于水中并搅拌过滤，重复洗涤至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(4)将步骤(3)得到的石墨粉末溶于质量分数10％的盐酸中，60℃搅拌1h，过滤得到粉末后再将粉末加入蒸馏水搅拌过滤，重复至滤液pH＝7.0，收集粉末备用。
(5)将步骤(4)得到的石墨粉烘干，经检测，可得到固定碳含量为99.69wt.％的高碳石墨。
注：实施例1～4中石墨预制块的直径为5cm，实施例5～8中石墨预制块的直径为20cm。

Claims (6)

1.一种以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将中碳鳞片石墨与氢氧化钠混合均匀，置于粉末压片模具中压制，得到石墨预制块；
（2）将步骤（1）得到的石墨预制块包埋于中碳鳞片石墨中焙烧，取出，清理石墨预制块的表面，再将石墨预制块溶于水中搅拌成为粉末状，过滤，洗涤至滤液pH=7.0；焙烧温度为400～700 ℃，焙烧时间为1～3 h；
（3）将步骤（2）洗涤好的石墨粉末溶于盐酸中进行反应，反应完毕过滤，加入蒸馏水搅拌过滤，洗涤至滤液pH=7.0，将石墨粉末烘干，得到固定碳含量＞99.5 wt.%的高碳石墨；中碳鳞片石墨、氢氧化钠、盐酸三者的质量比为1～4:10:60～170。
2.根据权利要求1所述的以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）中的中碳鳞片石墨的固定碳含量80～95 wt.%，粒径32～200目。
3.根据权利要求1所述的以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法，其特征在于：步骤（1）中粉末压片模具的直径为5～20 cm，压制而成的石墨块密度为1.80～2.00 g/cm3。
4.根据权利要求1所述的以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法，其特征在于：步骤（1）中压制的压力为10～30 MPa，压力维持时间为5～10 min。
5.根据权利要求1所述的以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法，其特征在于：步骤（3）中反应温度为50～70 ℃，反应时间为0.5～1 h。
6.根据权利要求1所述的以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法，其特征在于：步骤（3）中盐酸的质量浓度为4～15 %。
CN201510275274.6A 2015-05-26 2015-05-26 以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法 Active CN104843696B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510275274.6A CN104843696B (zh) 2015-05-26 2015-05-26 以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510275274.6A CN104843696B (zh) 2015-05-26 2015-05-26 以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104843696A CN104843696A (zh) 2015-08-19
CN104843696B true CN104843696B (zh) 2016-08-17

Family

ID=53843747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510275274.6A Active CN104843696B (zh) 2015-05-26 2015-05-26 以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104843696B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107462452B (zh) * 2017-09-25 2020-07-07 苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司 一种测定鳞片石墨矿粒度分布特性的方法
CN108516546A (zh) * 2018-05-09 2018-09-11 中国铝业股份有限公司 一种活性炭的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104843696A (zh) 2015-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106480313A (zh) 一种从难溶硅铝基含铂废催化剂中回收铂的方法
CN108004391B (zh) 一种处理锂云母提取金属元素的方法
CN102560100B (zh) 一种利用铜钴铁合金制备高纯超细钴粉的工艺方法
CN103173615B (zh) 高温合金废料回收工艺中金属铼富集的方法
WO2013131453A1 (zh) 氧化铝负载钌废催化剂中回收钌的方法
CN105502442B (zh) 一种基于物相转化的电池级碳酸锂制备方法
CN103233125A (zh) 一种从废旧高温合金中提取钨、钼、铼的方法
CN102701198A (zh) 一种天然隐晶质石墨提纯的方法
CN104843696B (zh) 以中碳鳞片石墨为原料制备高碳石墨的方法
CN104817099A (zh) 一种改良的固氟重构锂云母提取碱金属化合物的方法
CN104150478A (zh) 一种由稻壳制备超级电容器用活性炭材料的绿色循环工艺
CN103408043B (zh) 一种以叶蛇纹石为原料制备高纯氧化镁的方法
CN1618998A (zh) 一种以盐湖水氯镁石为原料制取高纯镁砂的方法
CN104772214B (zh) 一种粉煤灰高效除铁的方法
CN101838006A (zh) 碳酸锶废渣酸浸料浆分离新方法
CN109055752B (zh) 一种钙热还原低价钒氧化物制备金属钒的方法
CN101555028A (zh) 气固反应法制备高纯无水氯化镁
CN102701240A (zh) 一种以硫酸镁废液为原料制备硅钢级氧化镁的方法
CN102352440B (zh) 生产葡萄糖酸钠使用的多元金属催化剂中海绵钯、铋的回收方法
CN109678555A (zh) 一种利用粉煤灰合成陶瓷膜的方法及陶瓷膜
CN109665534B (zh) 一种利用粉煤灰酸浸渣制备介孔氧化硅的方法
CN103449416A (zh) 硼掺杂石墨烯的制备方法
CN105314683A (zh) 一种利用钨废料生产高纯仲钨酸铵的方法
CN101880772A (zh) 一种从含镁废液中回收镁的方法
CN1724372A (zh) 用高镁含锂卤水生产碳酸锂、氧化镁和盐酸的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant