CN1051154A

CN1051154A - 低碱量稀碱液制造精制石墨的方法

Info

Publication number: CN1051154A
Application number: CN 90106420
Authority: CN
Inventors: 王庆贤; 康兆德; 张玉福; 王春迪
Original assignee: ANSHAN REFINED GRAPHITE FACTORY
Current assignee: ANSHAN REFINED GRAPHITE FACTORY
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1991-05-08

Abstract

本发明涉及一种精制石墨的化学提纯方法，其特点是使用含碳量低(固定碳含量80～85％)的原料，采用的碱液精制剂低碱量(固碱量占石墨原料重量的 25～35％)、稀浓度(40％)，热态混合(80～100℃)，熔炼连续操作，可人为地控制精制过程和产品质量，二步脱水，滤饼水分低(10～15％)，全封闭干燥。所以本精制石墨的方法成本低，工艺简单，热效率高，能耗低，产品质量高，并能充分利用回收“三废”，不污染环境。因此本发明是一种较为理想的生产固定碳含量98～99％以上的精制石墨方法。

Description

本发明属于一种矿物的精制方法，是用碱法制造精制石墨^＊的化学提纯方法。

石墨的提纯方法主要有两种，即高温电热法和化学处理法。高温电热法是利用石墨的耐高温性能，将其置于电炉中隔绝空气加热到2500℃，使灰分挥发，从而制得固定碳含量99.9%以上的高纯石墨，但其电能消耗太大。化学处理法是利用氢氧化钠、氟氢酸、碳酸钠等进行处理，利用氢氧化钠处理的方法称为碱法。

碱法精制石墨的工艺原理是利用石墨中的杂质（硅酸盐等）在500℃以上与氢氧化钠起化学反应，一部分杂质（二氧化硅）生成溶于水的反应物，用水浸取反应物而被清除。另一部分，如铁等的氧化物，在碱熔后用盐酸中和处理时生成溶于水的氯化物，通过洗涤除去。

提纯过程的主要化学反应如下：

熔炼过程：

(可溶于水）

^＊所谓精制石墨系指固定碳含量为98%以上，99.9%以下的石墨。

酸浸过程：

目前国内外普遍使用化学处理方法精制石墨，经查日本石墨工业公司是用氟氢酸提纯石墨（请详见日文刊物“化学装置”1978.No9.P91-94），我国山东南墅石墨矿是用氢氧化钠提纯石墨（详见中国建筑工业出版社出版的“石墨选矿”一书中第6章第1节P205～216）。从二者的生产工艺流程中可看出存在如下问题：（1）混料采用锚式或螺旋式搅拌机（常温）进行，浸渍作用差，需水量大（水量多于石墨原料的重量），混料效果不好，致使熔炼时温度高，时间长，能耗大。为此要达到良好的反应效果必须使用高碱量（为石墨原料重量的40%以上）高浓度（＞50%）的碱液才可，所以提高了成本。（2）熔炼操作采用间歇式回转熔炼炉，热效率低，能耗高，易结圈，难清理。另外由于间歇式操作，所以工作效率低。（3）洗涤操作采用两段多级V型洗涤槽，有大量浮渣外溢，污染操作环境;而且需要有溢流管、溢流槽，为防止石墨的流失，还要设挡板，因此使结构复杂。此外难以控制产品质量。（4）脱水采用离心式过泸机（或真空回转过泸机）一次脱水，脱水效果不理想，泸并水份高（约35～45%）。因此造成干燥工序的干燥温度高，能耗高，产量低。（5）干燥采用转筒干燥机，结构复杂，热效率低，能耗高，还需带两三级除尘设备。

鉴于上述存在的问题，本发明的目的是寻求一种工艺先进、设备简单、结构紧凑、效率高、能耗低、成本低、产品质量高的低碱量、稀碱液制造精制石墨的生产方法。

为实现上述目的，本发明采取的措施及其产生的积极效果如下：（1）混料采用全封闭的双壁配料釜进行热态混合。通过蒸汽加热，浸润性好，混合效果好，大大减少了水的使用量，可减少水量达40%以上。而且使用低碱量、稀浓度的碱液就可以获得良好的反应效果，从而降低了成本。由于配料釜是全封闭的，操作时无石墨飞扬，不污染环境。（2）熔炼采用固定式连续操作的双层高温熔煮炉。混好的料首先在上层边前进边利用烟气废热蒸煮至干，再在下层进行熔炼。热效率高，省能耗，而且便于清除粘结料和拆换易损件。（3）精制是在特种反应釜中进行，无溢流系统，无污染，结构简单，石墨流失量少。能够人为地控制精制过程和产品质量。（4）脱水采用真空过泸槽抽泸和油压机压泸两步脱水，脱水效率高，使滤并水份降低一半以上，这样可以大大降低干燥炉温度，提高干燥炉产量，节省能耗40～75%左右。（5）干燥是在全封闭的、无级变速的螺旋干燥炉内进行，物料边前进边干燥。可根据泸并水份调节干燥炉转速，干燥均匀，能耗低，不扬尘，不用安装除尘设施。（6）筛分使用四仓（或六仓）六路吊晃筛进行，可一次同时筛出6种不同粒度的产品，筛分效率高，筛分效果好。

附图为本发明的低碱量稀碱液制造精制石墨的工艺流程图。

下面结合附图和实施例对本发明的生产工艺加以详细说明。

如附图所示，首先将固定碳含量为80～85%的低质石墨原料装入全封闭双壁配料釜（2）中，再用水环真空泵（15）将事先在化碱槽（1）中制备的稀碱液（固碱量占石墨原料重量的25～35%，浓度小于40%）吸入双壁配料釜（2）中。然后一边向双壁配料釜（2）的夹壁之间通入蒸汽，一边进行充分地搅拌，在80～100℃温度下搅拌30～40分钟后出料。由于是热态混料，浸润性好，混合效果好，可大大减少水的使用量。出料后用单斗卷扬机（3）提升到高位料槽（4），再经园盘出料机（5）向全封闭双层熔煮炉（6）中加料，在双层熔煮炉（6）的上层物料边前进边利用下层烟气废热进行蒸煮，在下层物料边前进边进行熔炼。熔炼温度在500℃以上，熔炼时间1～1.5小时。由于是连续操作，所以提高了工作效率。加之前面混合的效果好，使热效率高，能耗少。然后将熔炼好的物料经碎料机（7）打碎熔块后再经斗式提升机（8），螺旋运输机（9）送入每个精制反应釜（12）的计量料槽（10）。打开卸料闸板（11）向精制反应釜（12）内加料。在精制反应釜（12）内加水浸取石墨原料中的杂质与碱液反应生成的可溶性化合物，排除原料中的一部分杂质。用水洗涤6～10次，每次洗涤边加水边搅拌3～5分钟，沉降30～40分钟，加上加水和放水的时间，大约每隔40～50分钟循环一次，直到洗至中性。然后从高位酸罐（13）中向精制反应釜（12）内加入工业盐酸（浓度为31%，用量为石墨原料重量的30%）进行中和反应，反应1小时之后，加水浸取另一部分可溶性化合物，这样就排除了石墨原料中的另一部分杂质。用水洗涤6～10次，每次洗涤边加水边搅拌3～5分钟，沉降30～40分钟，加上加水和放水的时间，大约每隔40～50分钟循环一次，直到洗至中性为止。精制反应釜（12）上设有观察孔和排水孔，易于分离排放杂质悬浮物，而且能精确地控制精制过程和产品质量。

精制后石墨产品从精制反应釜（12）中放入到真空过滤槽（14）内进行一步抽泸脱水，其真空度为0.09Mpa，抽泸时间为15～30分钟。然后再送入油压机（17）内进行二步压泸脱水，单位压力为4～10Mpa，保压时间为5～10秒钟。两步脱水后使泸并水份为10～15%。这可使干燥炉节省燃料40～75%左右。将泸并通过螺旋运输机（19）送入全封闭螺旋干燥炉（20）内，在200～400℃的温度下进行干燥。最后用螺旋运输机（21）将干燥好的料送入储料槽（22），再经格式给料机（23）送入4仓（或6仓）6路吊晃筛（24）筛分成不同粒度的精制石墨产品，送入装料袋（25）包装。本发明工艺还根据需要设置一些“三废”回收利用系统，诸如利用多级沉淀池（16）回收从精制反应釜（12）中流失的石墨，采用蓄水池（18）回收油压机压泸带出的精制石墨，采用浸煮器[即双层熔煮炉（6）的上层]回收利用烟气废热以及采用喷淋器回收干燥炉排气管带出的石墨粉料等。

实施例1

以黑龙江省东麻山石墨矿粒度为-100目，含固定碳为85%的低质石墨为原料，向双壁配料釜（2）加入24袋共600Kg，并用水环真空泵（15）吸入在化碱槽（1）内事先配制好的稀碱液540Kg，其中固碱（含NaOH＞95%）210Kg，水330Kg，碱液浓度为36.9%。向双壁配料釜（2）的夹壁之间边通蒸汽边搅拌，混料时间为30分钟，出料温度为85℃。在双层熔煮炉（6）中的熔炼温度为850℃，熔炼时间为1.2小时。在精制反应釜（12）中，浸碱洗涤8次，每次搅拌5分钟，沉降35分钟。加入的工业盐酸浓度为31%，加入量为180Kg。反应1小时后，用水洗涤8次，每次搅拌5分钟，沉降35分钟，在真空过泸槽（14）内的真空度为0.09Mpa，抽泸时间为25分钟。在100吨的油压机（17）内的单位压力为4Mpa，保压时间为10秒钟，两步脱水后泸并水份为13.8%。在全封闭的螺旋干燥炉（20）内的干燥温度为350℃。最后经4仓6路吊晃筛筛分，筛除大块夹杂物。制得的最终产品的固定碳含量为99.20%，水份为0.15%。

实施例2

以黑龙江省东麻山石墨矿的混合目石墨为原料，固定碳含量为85%，在实施例1的操作条件下，按前述工艺过程制造出-100目、100目、80目、50目和35目五种不同粒度产品。产品质量为：-100目成品的固定碳含量为98.86%，100目的成品的固定碳含量为99.21%，80目成品的固定碳含量为99.55%，50目～35目成品的固定碳含量为99.86%，以上成品的水份均为0.15%。

Claims

1、一种低碱量、稀碱液生产精制石墨的方法，以低质石墨为原料，用氢氧化钠碱液作精制剂，经混料和在500℃以上的高温下熔炼之后，用水洗至中性，再用工业盐酸中和处理，反应后用水洗至中性，经脱水、干燥、筛分获得精制石墨，其特征在于：

a)混料是在全封闭的双壁配料釜(2)中热态进行的，其温度为80～100℃，

b)熔炼是在全封闭的双层熔煮炉(6)内连续操作的，熔炼时间为1～1.5小时，

c)精制过程是在精制反应釜(12)内进行的，

d)脱水是经真空过泸槽(14)抽泸和油压机(17)压泸两步进行，

e)干燥是在全封闭无级变速螺旋干燥炉(20)内进行的，干燥温度为200～400℃。

2、根据权利要求1所述的生产精制石墨的方法，其特征在于所使用的低质石墨原料的固定碳含量可为80～85%。

3、根据权利要求1或2所述的生产精制石墨的方法，其特征在于在双壁配料釜（2）中加入的碱液为低碱量（固碱量为石墨重量的25～35%）、低浓度（＜40%）的氢氧化钠溶液。

4、根据权利要求1或2所述的生产精制石墨的方法，其特征在于在双壁配料釜（2）中混料的加水量为石墨原料重量的60%。

5、根据权利要求1或2所述的生产精制石墨的方法，其特征在于原料在双壁配料釜（2）中是热态混合，混合温度为80～100℃。

6、根据权利1所述的生产精制石墨的方法，其特征在于混好的料先在双层熔煮炉（6）的上层边前进边利用烟气余热进行蒸煮，在双层熔煮炉（6）的下层边前进边熔炼。

7、根据权利要求1所述的生产精制石墨的方法，其特征在于熔炼后的料在精制反应釜（12）中用水洗涤6～10次，每次洗涤边加水边搅拌3～5分钟，沉降30～40分钟，洗至中性后加入工业盐酸（浓度为31%，用量为石墨原料重量的30%），反应一小时之后再用水洗涤6～10次，每次洗涤边加水边搅拌3～5分钟，沉降30～40分钟，洗至中性为止。

8、根据权利要求1所述的生产精制石墨的方法，其特征在于一步真空抽泸的真空度为0.09Mpa，抽泸时间为15～30分钟，二步油压压泸的单位压力为4～10Mpa，保压时间为5～10秒，两步脱水后的泸并水份为10～15%。

9、根据权利要求1所述的生产精制石墨的方法，其特征在于泸并在螺旋干燥炉（20）内干燥时可根据泸并水份的多少调节干燥炉转速，从而调节物料的行进速度。