CN114212788A - 一种石墨提纯工艺以及石墨 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及石墨提纯技术领域，尤其涉及一种石墨提纯工艺以及石墨。提纯工艺包括如下步骤：将石墨原料与盐酸溶液混合进行第一次酸处理，第一步水洗得到第一中间料；将第一中间料与碱溶液混合后进行焙烧得到焙烧物料；将焙烧物料加入到反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下进行第二步水洗，至中性，得到第二中间料；将第二中间料与盐酸溶液混合进行第二次酸处理，第三步水洗，干燥得到石墨。本申请的石墨提纯工艺采用碱酸法提纯工艺，工序少，能耗低，成本低，产生的废酸废碱量少，对于焙烧后的焙烧物料采用机械搅拌加超声的水洗法，能加快焙烧后物料中Na，Si等元素的洗涤，还能减少水洗过程中水的用量，降低了废水的排放量。
Description
技术领域
本申请涉及石墨提纯技术领域，尤其涉及一种石墨提纯工艺以及石墨。
背景技术
石墨是元素碳的一种同素异形体，石墨及其制品具备优良的性能，应用日益广泛。随着中国冶金、化工、机械、医疗器械、核能、汽车、航空航天等行业的快速发展，市场上对石墨及其制品的需求也在不断增长。
天然石墨矿石中有许多的灰分和挥发分物质，鳞片石墨品味约为2-20％(多数在5％-10％)。石墨品味的高低决定石墨材料的使用特性和综合性能，石墨纯度越高，其应用价值越高。因此在将石墨原料深加工成石墨材料时，从技术上首先要进行提纯。
高温法提纯法可以将固定碳含量提高至99.99％以上，但其设备贵、投资大、能耗高，使其应用受到了限制。如一种高纯度石墨的制备方法，该制备方法包括如下工序：1.盐酸或硫酸处理；2.螯合剂处理；3.低温碱焙烧；4.盐酸处理。该制备方法制备的石墨纯度高，但工序步骤较多，且制备过程中易产生较多的废酸和废碱，导致废水排放增多且生产成本增加。
发明内容
本申请提供了一种石墨提纯工艺以及石墨，以解决石墨提纯方法存在的对设备要求高、工序多、废水难处理、提纯成本高等问题。
第一方面，本申请提供一种石墨提纯工艺，所述提纯工艺包括如下步骤：
将石墨原料与盐酸溶液混合进行第一次酸处理，第一步水洗得到第一中间料；
将所述第一中间料与碱溶液混合后进行焙烧得到焙烧物料；
将所述焙烧物料加入到反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下进行第二步水洗，至中性，得到第二中间料；
将所述第二中间料与盐酸溶液混合进行第二次酸处理，第三步水洗，干燥得到石墨。
在上述方案中，采用碱酸法的工艺进行石墨提纯，提纯工艺包括第一次酸处理、与碱混合后进行焙烧、搅拌-超声水洗、第二次酸处理，工序少，能耗低，对工艺设备的要求低，成本低，产生的废酸废碱量少，符合生态环保要求。另外，在搅拌-超声水洗过程中，同时进行搅拌和超声步骤，这样能加快焙烧后物料中Na，Si等元素的洗涤效果，能在较短时间内，将这些杂质元素含量降低至满足负极材料应用的要求，还能减少水洗过程中水的用量，降低了废水的排放量，使提纯成本得到有效降低。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述第二步水洗的次数小于等于4次，且不为0。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，每次所述第二步水洗过程中，至少满足以下特征(1)～(5)中的一种：
(1)物料和水的质量比为1：1-2；
(2)机械搅拌时间为10min-30min；
(3)机械搅拌速度为50r/min-400r/min；
(4)超声波震荡的频率为40khz-80khz；
(5)超声波震荡的时间为10min-30min。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述反应釜包括筒体、镍板内衬、镍合金搅拌桨和超声器，所述镍板内衬全面覆盖在所述筒体内壁上，所述镍合金搅拌桨设置于所述筒体内，所述超声器安装于所述筒体外壁上。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，其满足以下特征中的至少一种：
(1)所述筒体的横截面为边数大于5，且小于等于20的正多边形；
(2)所述镍板内衬的厚度为1-3mm。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述第二中间料中Na含量大于等于80ppm，且小于等于100ppm。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述第一次酸处理过程中，至少满足以下特征中的一种：
(1)盐酸溶液的质量浓度为2％-16％；
(2)处理温度为60℃-80℃；
(3)处理时间为1h-12h。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述将所述第一中间料与碱溶液混合均匀后进行焙烧得到焙烧物料的过程中，至少满足以下特征中的一种：
(1)碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的至少一种；
(2)碱溶液的质量浓度为20％-60％；
(3)第一中间料与碱溶液的质量比为1：0.8-2；
(4)焙烧温度为400℃-600℃；
(5)焙烧时间为2h-6h。
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述第二次酸处理过程中，至少满足以下特征中的一种：
(1)盐酸溶液的质量浓度为5％-26％；
(2)处理温度为60℃-80℃；
(3)处理时间为2h-12h；
(4)干燥方式包括真空干燥、常压干燥、减压干燥、喷雾干燥中的至少一种。
第二方面，本申请还提供一种石墨，所述石墨采用上述的提纯工艺得到；所述石墨的纯度大于99.95％。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请提供的石墨提纯工艺采用碱酸法的工艺进行石墨提纯，提纯工艺包括第一次酸处理、与碱混合后进行焙烧、搅拌-超声水洗、第二次酸处理，工序少，能耗低，对工艺设备的要求低，成本低，酸处理过程中不含氟元素，产生的废酸废碱量少，符合生态环保要求。另外，在搅拌-超声水洗过程中，同时进行搅拌和超声步骤，这样能加快低温焙烧后物料中Na，Si等元素的洗涤效果，能在较短时间内，将这些杂质元素含量降低至满足负极材料应用的要求，还能减少水洗过程中水的用量，降低了废水的排放量，使提纯成本得到有效降低。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请所提供的一种石墨提纯工艺的流程图。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
第一方面，本申请提供一种石墨提纯工艺，所述提纯工艺包括如下步骤S10至步骤S40：
步骤S10，将石墨原料与盐酸溶液混合进行第一次酸处理，第一步水洗得到第一中间料；
步骤S20，将第一中间料与碱溶液混合后进行焙烧得到焙烧物料；
步骤S30，将焙烧物料加入到反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下进行第二步水洗，至中性，得到第二中间料；
步骤S40，将所述第二中间料与盐酸溶液混合进行第二次酸处理，第三步水洗，干燥得到石墨。
在上述方案中，采用碱酸法的工艺进行石墨提纯，提纯工艺包括第一次酸处理、与碱混合后进行焙烧、搅拌-超声水洗、第二次酸处理，工序少，能耗低，对工艺设备的要求低，成本低，产生的废酸废碱量少，符合生态环保要求。另外，在搅拌-超声水洗过程中，同时进行搅拌和超声步骤，这样能加快低温焙烧后物料中Na，Si等元素的洗涤效果，能在较短时间内，将这些杂质元素含量降低至满足负极材料应用的要求，还能减少水洗过程中水的用量，降低了废水的排放量，使提纯成本得到有效降低。
将得到的焙烧物料在搅拌和超声的条件下进行第二步水洗，搅拌使物料在溶液中保持混合均匀的状态，搅拌的同时进行超声，通过超声的空化作用，加快物料中Na、Si等杂质的脱离，这一过程主要针对Na，Si两种元素，其他金属杂质主要由第二次酸处理除去。加快杂质纯化的原理是超声波作用于液体时可产生大量小气泡，称为空化作用。因空化作用形成的小气泡连续不断长大和突然破灭。在气泡破灭时可以形成瞬间冲击力冲击物料，杂质在冲击力作用下被剥离、分散。
下面详细介绍本方案：
作为本申请可选的技术方案，第二步水洗的次数小于等于4，且不为0。具体可以是1次、2次、3次或4次。
作为本申请可选的技术方案，所述搅拌和超声洗涤过程中，至少满足以下特征(1)-(5)中的一种：(1)物料和水的质量比为1：1-2。(2)机械搅拌时间为10-30min。(3)机械搅拌速度为50-400r/min。(4)超声波震荡的频率为40-80KHZ。(5)超声波震荡的时间为10-30min。
可选地，物料和水的质量比可以是1：1、1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5、1：1.6、1：1.7、1：1.8、1：1.9、1：2等，机械搅拌时间具体可以为10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min或30min等，机械搅拌速度具体可以为50r/min、100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min或400r/min等，超声波震荡的频率具体可以为40KHZ、50KHZ、60KHZ、70KHZ或80KHZ等，超声波震荡的时间具体可以为10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min或30min等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，通过对第二步水洗过程中，机械搅拌和超声波震荡的时间、机械搅拌速度和超声波震荡的频率的具体限定，能够更有效地加快物料中Na、Si等杂质的脱离。
作为本申请可选的技术方案，反应釜包括筒体、镍板内衬、镍合金搅拌桨和超声器，镍板内衬全面覆盖在筒体内壁上，镍合金搅拌桨设置于筒体内，超声器安装于筒体外壁上。
可以理解地，水洗焙烧物料用的反应釜包括筒体、镍板内衬、镍合金搅拌桨和超声器，筒体的内腔用于放置焙烧物料和水的混合液。为了有效防止碱性的焙烧物料对反应釜的腐蚀，在筒体内壁上全面覆盖镍板内衬，镍板内衬将焙烧物料与筒体分隔开。为了使焙烧物料水洗充分，在筒体内设置镍合金搅拌桨，在筒体外壁上安装超声器，通过镍合金搅拌桨和超声器的共同作用，使焙烧物料中的Na、Si等杂质溶解于水中，从物料中脱离。
作为本申请可选的技术方案，其满足以下特征中的至少一种：(1)筒体的横截面为边数大于5，且小于等于20的正多边形。(2)镍板内衬的厚度为1-3mm。
可选地，正多边形的边数具体可以为6、7、8、9、10、15或20等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，超声波作用于液体时产生的小气泡在横截面为正多边形的筒体内破灭时能形成更大的瞬间冲击力，物料中的杂质在更大的瞬间冲击力下更容易被剥离和分散，当筒体的横截面为边数小于等于5的正多边形或者为圆形等其他形状时，超声波作用于液体时产生的小气泡在筒体内破灭时不能形成足够大的瞬间冲击力，使得物料中的杂质不容易被剥离和分散。
可选地，镍板内衬的厚度具体可以为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm或3mm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，如果镍板内衬的厚度低于1mm，镍板内衬的防腐蚀效果欠佳，如果所述镍板内衬的厚度高于3mm，超声器对筒体内的物料的超声效果会减弱，不利于杂质的脱离。
作为本申请可选的技术方案，第二中间料中Na含量大于等于80ppm，且小于等于100ppm。
可选地，第二中间料中Na含量具体可以为80ppm、85ppm、90ppm、95ppm或者100ppm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，通过搅拌和超声洗涤将焙烧物料中的Na含量将至大于等于80ppm，且小于等于100ppm，结合通过后续第二次酸处理能更有效地将包括Na在内的杂质元素含量降低至满足负极材料应用的要求。
作为本申请可选的技术方案，第一次酸处理过程中，至少满足以下特征中的一种：
(1)盐酸溶液的质量浓度为2％-16％。
(2)处理温度为60℃-80℃。
(3)处理时间为1h-12h。
可选地，第一次酸处理过程中，天然石墨原料的含碳量具体可以为90％、91％、92％、93％、94％、95％或96％等，盐酸溶液的质量分数具体可以为2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％或16％等，处理温度具体可以为60℃、65、70℃、75℃或80℃等，处理时间具体可以为1h、2h、4h、6h、8h、10h或12h等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，通过将天然石墨原料与盐酸溶液加热反应，将天然石墨原料中的大部分能与酸发生反应的杂质元素(如：Fe、Al、Na、Ca等)去除。该第一次酸处理过程中使用的酸可以为盐酸，其腐蚀性远远低于氢氟酸，能有效减少对人体和生态环境的危害。
作为本申请可选的技术方案，将第一中间料与碱溶液混合均匀后进行焙烧得到焙烧物料的过程中，至少满足以下特征中的一种：
(1)碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的至少一种。
(2)碱溶液的质量浓度为20％-60％。
(3)第一中间料与碱溶液的质量比为1：0.8-2。
(4)焙烧温度为400℃-600℃。
(5)焙烧时间为2h-6h。
可选地，碱溶液的质量分数具体可以为20％、30％、40％、50％或60％等，所述第一中间料与碱溶液的混合比具体可以为1：0.8、1：1、1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5、1：1.6、1：1.7、1：1.8、1：1.9或1：2等，焙烧温度具体可以为400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等，焙烧时间具体可以为2h、3h、4h、5h或6h等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，经过第一次酸处理后的石墨，更易与熔融态的氢氧化钠进行反应，能够在较低的温度条件下(400-600℃)和不易与盐酸反应的杂质进行反应，可以实现在兼顾提纯效果的同时，保证石墨材料的完整性。
作为本申请可选的技术方案，第二次酸处理过程中，至少满足以下特征中的一种：
(1)盐酸溶液的质量浓度为5％-26％。
(2)处理温度为60℃-80℃。
(3)处理时间为2h-12h。
(4)干燥方式包括真空干燥、常压干燥、减压干燥、喷雾干燥中的至少一种。
可选地，第二次酸处理过程中，盐酸溶液的质量浓度具体可以为5％、8％、12％、15％、20％、23％或26％等，处理温度具体可以为60℃、65、70℃、75℃或80℃等，处理时间具体可以为2h、4h、6h、8h、10h或12h等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，为了达到更好的提纯效果，对第二中间料进行再次盐酸处理，进一次地去除物料中的金属杂质。该第二次酸处理过程中使用的酸可以为盐酸，其腐蚀性远远低于氢氟酸，能有效减少对人体和生态环境的危害。
第二方面，本申请实施例还提供一种石墨，所述石墨由上述的提纯工艺得到；所述石墨的纯度大于99.95％。
在上述方案中，所述石墨由上述的提纯工艺得到，纯度大于99.95％，且Fe、Al、Na、Ca、Si、S等元素含量小于10ppm，满足负极材料应用的要求。
下面分多个实施例对本申请实施例进行进一次的说明。其中，本申请实施例不限定于以下的具体实施例。在保护范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例1
一种石墨提纯工艺，包括如下步骤：
选取含碳量在90％-96％的天然石墨原料，将石墨原料与10％的盐酸溶液在温度为60℃下进行搅拌混合反应2h。得到第一混合料；将得到的第一混合料进行第一步水洗至中性，得到第一中间料。
将得到的第一中间料与质量分数为40％的氢氧化钠溶液按1:0.8的比例混合搅拌均匀得到第二混合料；将得到的第二混合料在温度400℃下低温焙烧4h。
将得到的焙烧物料进行第二步水洗，先将焙烧物料加水溶解(物料和水的质量比为1：2)，再投入到具有搅拌和超声功能的反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下洗涤，然后进行脱水处理；将脱水处理后的物料重复加水溶解、机械搅拌和超声洗涤和脱水处理步骤3次，直至洗涤液中性，得到第二中间料。其中，每次机械搅拌和超声波震荡的时间为30min，机械搅拌速度为100r/min，超声波震荡的频率为40khz。
将得到的第二中间料与质量分数为20％的盐酸溶液在温度为80℃下进行搅拌混合反应4h，再第三步水洗、干燥，得到高纯度的石墨。
实施例2
一种石墨提纯工艺，包括如下步骤：
选取含碳量在90％-96％的天然石墨原料，将石墨原料与10％的盐酸溶液在温度为80℃下进行搅拌混合反应4h。得到第一混合料；将得到的第一混合料进行第一步水洗至中性，得到第一中间料。其中，第一步水洗次数同实施例1。
将得到的第一中间料与质量分数为60％的氢氧化钠溶液按1:0.8的比例混合搅拌均匀得到第二混合料；将得到的第二混合料在温度600℃下低温焙烧2h。
将得到的焙烧物料进行第二步水洗，先将焙烧物料加水溶解(物料和水的质量比为1：2)，再投入到具有搅拌和超声功能的反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下洗涤，然后进行脱水处理；将脱水处理后的物料重复加水溶解、机械搅拌和超声洗涤和脱水处理步骤3次，直至洗涤液呈中性，得到第二中间料。其中，每次机械搅拌和超声波震荡的时间为30min，机械搅拌速度为100r/min，超声波震荡频率为50khz。
将得到的第二中间料与质量分数为20％的盐酸溶液在温度为60℃下进行搅拌混合反应4h，再第三步水洗、干燥，得到高纯度的石墨。其中，第三步水洗次数同实施例1。
实施例3
一种石墨提纯工艺，包括如下步骤：
选取含碳量在90％-96％的天然石墨原料，将石墨原料与5％的盐酸溶液在温度为80℃下进行搅拌混合反应3h。得到第一混合料；将得到的第一混合料第一步水洗至中性，得到第一中间料。其中，第一步水洗次数同实施例1。
将得到的第一中间料与质量分数为50％的氢氧化钠溶液按1:1的比例混合搅拌均匀得到第二混合料；将得到的第二混合料在温度500℃下低温焙烧6h。
将得到的焙烧物料进行第二步水洗，先将焙烧物料加水溶解(物料和水的质量比为1：1.5)，再投入到具有搅拌和超声功能的反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下洗涤，然后进行脱水处理；将脱水处理后的物料重复加水溶解、机械搅拌和超声洗涤和脱水处理步骤4次，直至洗涤液呈中性，得到第二中间料。其中，每次机械搅拌和超声波震荡的时间为20min，机械搅拌速度为150r/min，超声波震荡频率为70khz。
将得到的第二中间料与质量分数为10％的盐酸溶液在温度为70℃下进行搅拌混合反应3h，再第三步水洗、干燥，得到高纯度的石墨。其中，第三步水洗次数同实施例1。
实施例4
一种石墨提纯工艺，包括如下步骤：
选取含碳量在90％-96％的天然石墨原料，将石墨原料与5％的盐酸溶液在温度为70℃下进行搅拌混合反应3h。得到第一混合料；将得到的第一混合料第一步水洗至中性，得到第一中间料。其中，第一步水洗次数同实施例1。
将得到的第一中间料与质量分数为20％的氢氧化钠溶液按1:1的比例混合搅拌均匀得到第二混合料；将得到的第二混合料在温度600℃下低温焙烧2h。
将得到的焙烧物料进行第二步水洗，先将焙烧物料加水溶解(物料和水的质量比为1：1.5)，再投入到具有搅拌和超声功能的反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下洗涤，然后进行脱水处理；将脱水处理后的物料重复加水溶解、机械搅拌和超声洗涤和脱水处理步骤4次，直至洗涤液呈中性，得到第二中间料。其中，每次搅拌和超声的时间为20min，搅拌速度为200r/min，超声频率为50KHZ。
将得到的第二中间料与质量分数为10％的盐酸溶液在温度为60℃下进行搅拌混合反应3h，再第三步水洗、干燥，得到高纯度的石墨。其中，第三步水洗次数同实施例1。
实施例5
一种石墨提纯工艺，包括如下步骤：
选取含碳量在90％-96％的天然石墨原料，将石墨原料与15％的盐酸溶液在温度为70℃下进行搅拌混合反应1h。得到第一混合料；将得到的第一混合料第一步水洗至中性，得到第一中间料。其中，第一步水洗次数同实施例1。
将得到的第一中间料与质量分数为30％的氢氧化钠溶液按1:1.2的比例混合搅拌均匀得到第二混合料；将得到的第二混合料在温度500℃下低温焙烧4h。
将得到的焙烧物料进行第二步水洗，先将焙烧物料加水溶解(物料和水的质量比为1：1)，再投入到具有搅拌和超声功能的反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下洗涤，然后进行脱水处理；将脱水处理后的物料重复加水溶解、机械搅拌和超声洗涤和脱水处理步骤4次，直至洗涤液呈中性，得到第二中间料。其中，每次机械搅拌和超声波震荡的时间为10min，机械搅拌速度为200r/min，超声波震荡频率为60khz。
将得到的第二中间料与质量分数为15％的盐酸溶液在温度为80℃下进行搅拌混合反应2h，再第三步水洗、干燥，得到高纯度的石墨。其中，第三步水洗次数同实施例1。
实施例6
一种石墨提纯工艺，包括如下步骤：
选取含碳量在90％-96％的天然石墨原料，将石墨原料与15％的盐酸溶液在温度为60℃下进行搅拌混合反应2h。得到第一混合料；将得到的第一混合料第一步水洗至中性，得到第一中间料。其中，第一步水洗次数同实施例1。
将得到的第一中间料与质量分数为40％的氢氧化钠溶液按1:1.2的比例混合搅拌均匀得到第二混合料；将得到的第二混合料在温度400℃下低温焙烧5h。
将得到的焙烧物料进行第二步水洗，先将焙烧物料加水溶解(物料和水的质量比为1：1)，再投入到具有搅拌和超声功能的反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下洗涤，然后进行脱水处理；将脱水处理后的物料重复加水溶解、机械搅拌和超声洗涤和脱水处理步骤4次，直至洗涤液呈中性，得到第二中间料。其中，每次机械搅拌和超声波震荡的时间为10min，机械搅拌速度为80r/min，超声波震荡频率为70khz。
将得到的第二中间料与质量分数为15％的盐酸溶液在温度为70℃下进行搅拌混合反应2h，再第三步水洗、干燥，得到高纯度的石墨。其中，第三步水洗次数同实施例1。
对比例1
一种石墨提纯工艺，包括如下步骤：
选取含碳量在90％-96％的天然石墨原料，将石墨原料与15％的盐酸溶液在温度为70℃下进行搅拌混合反应1h得到第一混合料；将得到的第一混合料第一步水洗至中性，得到第一中间料。其中，第一步水洗次数同实施例1。
将得到的第一中间料与质量分数为30％的氢氧化钠溶液按1:1.2的比例混合搅拌均匀得到第二混合料；将得到的第二混合料在温度500℃下低温焙烧4h。
将得到的焙烧物料进行第二步水洗，将焙烧物料加水溶解(物料和水的质量比为1：1)，在机械搅拌条件下水洗8次至洗涤液呈中性，得到第二中间料。其中，机械搅拌速度为200r/min。
将得到的第二中间料与质量分数为15％的盐酸溶液在温度为80℃下进行搅拌混合反应2h，再第三步水洗、干燥，得到石墨。其中，第三步水洗次数同实施例1。
对比例2
一种石墨提纯工艺，包括如下步骤：
选取含碳量在90％-96％的天然石墨原料，将石墨原料与15％的盐酸溶液在温度为60℃下进行搅拌混合反应2h得到第一混合料；将得到的第一混合料第一步水洗至中性，得到第一中间料。其中，第一步水洗次数同实施例1。
将得到的第一中间料与质量分数为40％的氢氧化钠溶液按1:1.2的比例混合搅拌均匀得到第二混合料；将得到的第二混合料在温度400℃下低温焙烧5h。
将得到的焙烧物料进行第二步水洗，将焙烧物料加水溶解(物料和水的质量比为1：1)，在机械搅拌条件下水洗8次至洗涤液呈中性，得到第二中间料。其中，机械搅拌速度为100r/min。
将得到的第二中间料与质量分数为15％的盐酸溶液在温度为70℃下进行搅拌混合反应2h，再第三步水洗、干燥，得到石墨。其中，第三步水洗次数同实施例1。
对比例3
一种石墨提纯工艺，包括如下步骤：
选取含碳量在90％-96％的天然石墨原料，将石墨原料与15％的盐酸溶液在温度为80℃下进行搅拌混合反应3h得到第一混合料；将得到的第一混合料水洗至中性，得到第一中间料。
将得到的第一中间料与质量分数为30％的氢氧化钠溶液按1:1.2的比例混合搅拌均匀得到第二混合料；将得到的第二混合料在温度400℃下低温焙烧4h。
将得到的焙烧物料加水溶解(物料和水的质量比为1：1)，在超声波震荡条件下水洗至中性(不进行机械搅拌)，得到第二中间料。其中，超声波震荡频率为60khz。
将得到的第二中间料与质量分数为15％的盐酸溶液在温度为80℃下进行搅拌混合反应2h，再水洗、干燥，得到石墨。
提纯方法效果分析
对上述实施例及对比例中提纯后的样品进行固定碳和ICP(Fe、Al、Na、Ca、Si等元素)测试并记录下碱焙烧后水洗至中性的水洗次数，测试和实验过程记录数据如下表1所示。
表1实施例和对比例实验数据的对比表
由上述表1可以看出，本申请的石墨提纯工艺可以有效的去除石墨中的杂质，获得固定碳含量＞99.95％的石墨，且ICP测试Fe、Al、Na、Ca、Si等元素含量小于10ppm。相比于对比例，本申请实施例的石墨提纯工艺水洗次数有明显的降低。本申请的石墨提纯工艺在水洗次数少的情况下的得到的石墨固定碳含量也高，体现了本申请石墨提纯工艺具有省时省水、少废水的有益效果，能有效降低工艺成本，降低废水排放。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨提纯工艺，其特征在于，所述提纯工艺包括如下步骤：
将石墨原料与盐酸溶液混合进行第一次酸处理，第一步水洗得到第一中间料；
将所述第一中间料与碱溶液混合后进行焙烧得到焙烧物料；
将所述焙烧物料加入到反应釜中在机械搅拌和超声波震荡条件下进行第二步水洗，至中性，得到第二中间料；
将所述第二中间料与盐酸溶液混合进行第二次酸处理，第三步水洗，干燥得到石墨。
2.如权利要求1所述的提纯工艺，其特征在于，所述第二步水洗的次数小于等于4，且不为0。
3.如权利要求2所述的提纯工艺，其特征在于，每次所述第二步水洗过程中，至少满足以下特征(1)～(5)中的一种：
(1)物料和水的质量比为1：1-2；
(2)机械搅拌的时间为10min-30min；
(3)机械搅拌的速度为50r/min-400r/min；
(4)超声波震荡的频率为40khz-80khz；
(5)超声波震荡的时间为10min-30min。
4.如权利要求1所述的提纯工艺，其特征在于，所述反应釜包括筒体、镍板内衬、镍合金搅拌桨和超声器，所述镍板内衬全面覆盖在所述筒体内壁上，所述镍合金搅拌桨设置于所述筒体内，所述超声器安装于所述筒体外壁上。
5.如权利要求4所述的提纯工艺，其特征在于，其满足以下特征中的至少一种：
(1)所述筒体的横截面为边数大于5，且小于等于20的正多边形；
(2)所述镍板内衬的厚度为1-3mm。
6.如权利要求1所述的提纯工艺，其特征在于，所述第二中间料中Na含量大于等于80ppm，且小于等于100ppm。
7.如权利要求1所述的提纯工艺，其特征在于，所述第一次酸处理过程中，至少满足以下特征中的一种：
(1)盐酸溶液的质量浓度为2％-16％；
(2)处理温度为60℃-80℃；
(3)处理时间为1h-12h。
8.如权利要求1所述的提纯工艺，其特征在于，所述将所述第一中间料与碱溶液混合均匀后进行焙烧得到焙烧物料的过程中，至少满足以下特征中的一种：
(1)碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的至少一种；
(2)碱溶液的质量浓度为20％-60％；
(3)第一中间料与碱溶液的质量比为1：0.8-2；
(4)焙烧温度为400℃-600℃；
(5)焙烧时间为2h-6h。
9.如权利要求1所述的提纯工艺，其特征在于，所述第二次酸处理过程中，至少满足以下特征中的一种：
(1)盐酸溶液的质量浓度为5％-26％；
(2)处理温度为60℃-80℃；
(3)处理时间为2h-12h；
(4)干燥方式包括真空干燥、常压干燥、减压干燥、喷雾干燥中的至少一种。
10.一种石墨，其特征在于，所述石墨采用权利要求1-9任一项所述的提纯工艺得到；所述石墨的纯度大于99.95％。
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