CN115611278B - 一种石墨提纯方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石墨提纯技术领域，涉及一种石墨提纯方法及装置。首先将石墨原料与盐酸溶液混合，洗脱除去Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、K2O及CaO·Al2O3·2SiO2组分，得到中间料；然后将中间料与氢氟酸溶液混合，于密闭环境下在氢氟酸浸取除杂装置中针对性除去SiO2组分，得到提纯石墨。本发明在超低氢氟酸用量条件(1～5wt％)下获得固定碳含量99.9％的提纯石墨产品，从源头大幅度减少氢氟酸使用及含氟废弃物排放，缓解环保问题。并且本发明提供的技术方案工艺操作简单、耗时短、能耗低、生产成本低，能保护石墨形貌尺寸不受损害，解决了现有技术中氢氟酸浸取法存在氢氟酸用量过多、工艺复杂耗时长的问题。
Description
技术领域
本发明属于石墨提纯技术领域，涉及一种石墨提纯方法及装置。
背景技术
石墨是一种战略性非金属矿物资源，具有优异的导电、导热、自润滑、耐腐蚀、耐高低温、抗辐射等性能，在航空航天、军工、电子、核能、冶金等领域具有重要的应用价值。无论何种领域的应用，石墨中固定碳的含量一般都要求在99～99.99％之间，甚至更高。天然石墨含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、K2O及CaO·Al2O3·2SiO2等杂质，需要提纯才能满足应用要求。石墨提纯是加工制造石墨材料或制品的基础，是影响石墨产业发展的共性及核心问题。
现有石墨提纯方法包括：(1)浮选法，作为传统的选矿手段，浮选法可获得纯度80～95％的石墨精矿，进一步提纯仍然需要利用化学法或高温法；(2)碱酸法，可获得固定碳含量99％的石墨产品，但污染严重、能源耗损大、提纯效率低、设备损耗严重,同时有价矿物流失较多；(3)氢氟酸法，该类方法可获得纯度99.9％的石墨，但氢氟酸有剧毒和强腐蚀性，环保投入大；(4)氯化焙烧法，可获得纯度大于98％的石墨产品，但尾气难处理、污染严重、对设备腐蚀严重，且氯气成本高；(5)高温法，可获得纯度99.99％以上的超高纯石墨，但设备昂贵、一次性投资多、能耗大。
其中氢氟酸法是利用石墨中的杂质和氢氟酸反应生成溶于水的氟化物或挥发物而达到提纯的目的，氢氟酸用量较大，约为石墨质量的10～30％。氢氟酸法提纯效果较好，20世纪末在欧美已实现工业化生产。该法除杂效率高，产品纯度高，不影响石墨产品本身性能，提纯能耗低；但氟氢酸对环境影响严重，有毒且强腐蚀较性，生产设备需具有耐腐蚀性，生产人员须时刻采用安全防护措施，故生产成本高，回收率低。
专利202111033033.2将氢氟酸、盐酸以及硝酸混合加入石墨，加热至80～100℃，反应10～14h，之后用硅氟酸及硝酸的混合溶液二次除杂，加热至80～100℃，反应6～8h，氢氟酸、盐酸、硝酸、石墨与水的质量比为(15～25):(20～40):(10～15):100:(80～120)。
专利202110244509.0将水与球形石墨混合搅拌成糊状，然后加入提纯试剂再进行充分的搅拌混合，所述球形石墨与提纯试剂1，2，3的比例为100:(12～30):(25～40):(8～10)，提纯试剂1为氢氟酸，含量为40％，提纯试剂2为盐酸，含量为32％，提纯试剂3为硝酸，含量为65％，一次性将温度升到90度后进行反应12h。
两篇专利中氢氟酸用量分别为石墨质量的15～25％、12～30％，且需要加热搅拌较长时间。
发明内容
针对现有技术中氢氟酸浸取法存在氢氟酸用量多、工艺复杂、耗时长的技术问题，本发明提出一种石墨提纯方法及装置。在超低氢氟酸用量条件下获得固定碳含量99.9％的石墨产品，从源头大幅度减少氢氟酸使用及含氟废弃物排放，缓解环保问题。本发明提供的技术方案工艺操作简单、耗时短、能耗低、生产成本低，能保护石墨形貌尺寸不受损害。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种石墨提纯方法，步骤如下：
(1)将石墨原料与盐酸溶液进行混合，常温搅拌后，过滤，用纯水洗涤沉淀至中性后，烘干，得到中间料；
(2)将步骤(1)所得的中间料与氢氟酸溶液混合后，于密闭环境下进行上下翻转反应，反应完成后冷却，得到混合液，将混合液过滤、纯水洗涤沉淀至中性后，烘干，得到提纯石墨。
进一步，所述步骤(1)中盐酸溶液的质量分数为35-38％。
进一步，所述步骤(1)中石墨原料、盐酸溶液与纯水的质量比为100:(10～20):(80～120)。
进一步，所述步骤(1)中常温搅拌的时间为1～3h。
进一步，所述步骤(2)中氢氟酸溶液的质量分数为40％。
进一步，所述步骤(2)中中间料、氢氟酸溶液与纯水的质量比为100:(1～5):(80～120)。
进一步，所述步骤(2)中上下翻转反应的时间为1～3h。
进一步，所述步骤(2)中上下翻转反应的温度为150～180℃。
一种氢氟酸浸取除杂装置，包括高温箱和高压釜，高压釜位于高温箱内，高压釜中设有内胆，高压釜通过旋转机构能相对高温箱进行翻转。
进一步，所述旋转机构包括转轴和电机，转轴穿过高温箱与高压釜固定连接，转轴与电机连接，电机通过转轴带动高压釜在高温箱内做翻转运动。
进一步，所述转轴分别与高温箱箱壁转动连接，高温箱和电机均固定在机架上，高温箱正面箱壁的下方还设有控制板。
进一步，所述控制面板能够控制高温箱中的温度和时间以及电机转速，并使高温箱中的温度保持恒定；高压釜内胆为聚四氟乙烯密闭罐，将其作为氢氟酸反应容器，使用氢氟酸浸取除杂装置在保温过程中保持上下翻转，可以最大程度的减少氢氟酸的挥发、避免氢氟酸对设备的腐蚀，有利于回收氢氟酸，并且保护生产人员的安全。同时通过翻转方式能够强化非均相反应过程，相较传统机械式搅拌降低了浸出过程中轻质石墨漂浮在浆料表面而引起的反应不充分现象，且避免了搅拌桨剪切力对石墨形貌尺寸的破坏。
本发明的研究思路是采用两步法进行石墨除杂净化，其两步法为：
(1)常温下，用盐酸对Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、K2O及CaO·Al2O3·2SiO2组分进行洗脱，搅拌过程中不加热，可以减少盐酸挥发，降低设备腐蚀，降低能耗，节约成本。
(2)在较高温度下，采用氢氟酸体系对SiO2组分进行针对性洗脱，采用聚四氟乙烯密闭罐作为氢氟酸反应容器，使用图1的特制设备在保温过程中保持上下翻转，最大程度的避免氢氟酸对设备的腐蚀，并且保护生产人员的安全。
本发明具有以下有益效果：
1、相对于其他现有方案中盐酸等酸性体系需要加热到80～100℃，反应10～14h，本发明在常温下用盐酸搅拌1～3h即可完成对石墨中Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、K2O及CaO·Al2O3·2SiO2组分的洗脱，本发明的方法可以减少盐酸挥发，降低设备腐蚀，降低能耗，节约成本；相对于常规技术方案中氢氟酸用量约为石墨质量的10～30％，本发明在水热条件下采用氢氟酸体系对主要杂质SiO2组分进行针对性洗脱，高效除杂提纯，大幅度减少了氢氟酸用量，氢氟酸用量仅为石墨质量的1～5％，从源头降低含氟废弃物排放，缓解环保问题。
2、本发明使用特制氢氟酸浸取除杂实验装置，通过翻转方式强化非均相反应过程，相较传统机械式搅拌降低了浸出过程中轻质石墨漂浮在浆料表面而引起的反应不充分现象，且避免了搅拌桨剪切力对石墨形貌尺寸的破坏。
3、本发明技术方案工艺操作简单、耗时短、能耗低、生产成本低。相对常规技术方案的加热搅拌操作，本发明方案采用聚四氟乙烯密闭罐作为氢氟酸反应容器，可以最大程度的减少氢氟酸的挥发、避免氢氟酸对设备的腐蚀，有利于回收氢氟酸，并且保护生产人员的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明上下翻转反应所用的氢氟酸浸取除杂装置；其中1、高温箱；2、高压釜；3、转轴；4、内胆；5、控制板；6、电机；7、机架。
图2为本发明实施例1所制备的提纯石墨的SEM图片。
图3为本发明实施例2所制备的提纯石墨的SEM图片。
图4为本发明实施例3所制备的提纯石墨的SEM图片。
图5为本发明对比例1所制备的提纯石墨的SEM图片。
图6为本发明对比例2所制备的提纯石墨的SEM图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
准备实验
本方案采用热力学分析方法，对石墨矿中各杂质组分在酸体系中的反应过程进行热力学计算分析，计算结果如表1、表2、表3所示。
表1盐酸体系中除杂反应及其平衡常数(298.15K，101.325kPa)
由表1计算结果可知，在盐酸体系中Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、K2O及CaO·Al2O3·2SiO2的反应吉布斯自由能ΔG<0，说明上述反应均能自发进行，然而在常规酸体系中SiO2不参与反应，无法被洗脱，Si杂质的除杂过程需要在氢氟酸体系中进行。
表2氢氟酸体系中除杂反应及其平衡常数(298.15K，101.325kPa)
由表2计算结果可知，所有杂质组分与氢氟酸的反应过程均能自发进行。然而，Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO这几种组分在氢氟酸体系中反应生成的AlF3、FeF3、MgF2、CaF2均难溶于水，难以从石墨中分离。综合考虑，拟采用两步酸洗方式进行除杂反应：首先，采用盐酸体系对Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、K2O及CaO·Al2O3·2SiO2组分进行洗脱，然后采用氢氟酸体系对SiO2组分进行洗脱，从而实现石墨中杂质元素的彻底洗脱。
表1不同温度中除杂反应吉布斯自由能及其平衡常数
由表3热力学变化趋势对比分析可知，随着反应温度的升高，Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、CaO·Al2O3·2SiO2与盐酸反应吉布斯自由能逐渐升高，说明温度的升高不利于该类反应的进行，所以在盐酸体系中的除杂过程宜在较低温度下进行。而在氢氟酸体系中，SiO2与氢氟酸的反应随着温度的升高更易进行，适合在高温条件下进行除杂反应。
结合以上分析，确定采用两步法进行石墨除杂净化：
(1)常温下，用盐酸对Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、K2O及CaO·Al2O3·2SiO2组分进行洗脱，搅拌过程中不加热，可以减少盐酸挥发，降低设备腐蚀，降低能耗，节约成本。
(2)在较高温度下，采用氢氟酸体系对SiO2组分进行针对性洗脱，采用聚四氟乙烯密闭罐作为氢氟酸反应容器，使用图1的特制设备在保温过程中保持上下翻转，最大程度的避免氢氟酸对设备的腐蚀，并且保护生产人员的安全。具体的实验方法如下述各实施例所示。
实施例1
本实施例为石墨提纯方法及装置，步骤如下：
将石墨原料与盐酸溶液混合，盐酸、石墨与水的质量比为10:100:80，常温搅拌1h，过滤，用纯水洗涤沉淀至中性，烘干，得到中间料。将中间料在聚四氟乙烯罐中与氢氟酸溶液混合，密封于不锈钢反应釜中，氢氟酸、石墨与水的质量比为1:100:80，在图1所示氢氟酸浸取除杂实验装置中保温150℃，保持上下翻转1h，之后自然冷却。将反应釜中的混合液过滤，用纯水洗涤沉淀至中性，烘干，即得提纯石墨，固定碳含量为99.86％，所制备提纯石墨的SEM图见图2。
在本实施例中，所用的氢氟酸浸取除杂装置如图1所示，包括高温箱1和高压釜2，高压釜2位于高温箱1内，高压釜2中设有内胆4，高压釜2通过旋转机构能相对高温箱1进行翻转。所述旋转机构包括转轴3和电机6，转轴3穿过高温箱1与高压釜2固定连接，转轴3与电机6连接，电机6通过转轴3带动高压釜2在高温箱1内做翻转运动。所述转轴3分别与高温箱2箱壁转动连接，高温箱2和电机6均固定在机架7上，高温箱2正面箱壁的下方还设有控制板5。
控制面板5能够控制高温箱1中的温度和时间以及电机6的转速，并使高温箱2中的温度保持恒定；高压釜2中内胆4为聚四氟乙烯密闭罐，将其作为氢氟酸反应容器，使用氢氟酸浸取除杂装置在保温过程中保持上下翻转，可以最大程度的减少氢氟酸的挥发、避免氢氟酸对设备的腐蚀，有利于回收氢氟酸，并且保护生产人员的安全。同时通过翻转方式能够强化非均相反应过程，相较传统机械式搅拌降低了浸出过程中轻质石墨漂浮在浆料表面而引起的反应不充分现象，且避免了搅拌桨剪切力对石墨形貌尺寸的破坏。
实施例2
本实施例为石墨提纯方法，步骤如下：
将石墨原料与盐酸溶液混合，盐酸、石墨与水的质量比为15:100:100，常温搅拌2h，过滤，用纯水洗涤沉淀至中性，烘干，得到中间料。将中间料在聚四氟乙烯罐中与氢氟酸溶液混合，密封于不锈钢反应釜中，氢氟酸、石墨与水的质量比为3:100:100，在图1所示设备中保温170℃，保持上下翻转2h，之后自然冷却。将反应釜中的混合液过滤，用纯水洗涤沉淀至中性，烘干，即得提纯石墨，固定碳含量为99.95％，SEM图片见图3。
实施例3
本实施例为石墨提纯的方法，步骤如下：
将石墨原料与盐酸溶液混合，盐酸、石墨与水的质量比为20：100：120，常温搅拌3小时，过滤，用纯水洗涤沉淀至中性，烘干，得到中间料。将中间料在聚四氟乙烯罐中与氢氟酸溶液混合，密封于不锈钢反应釜中，氢氟酸、石墨与水的质量比为5：100：120，在图1所示设备中保温180℃，保持上下翻转3小时，之后自然冷却。将反应釜中的混合液过滤，用纯水洗涤沉淀至中性，烘干，即得提纯石墨，固定碳含量为99.92％，SEM图片见图4。
对比例1
本对比例为石墨提纯的方法(氢氟酸与盐酸的混合溶液提纯)，步骤如下：
将石墨原料加入氢氟酸、盐酸混合溶液中，氢氟酸、盐酸、石墨与水的质量比为20:30:100:100，加热到80℃，搅拌反应10h。将混合液过滤，用纯水洗涤沉淀至中性，烘干，即得提纯石墨，固定碳含量为98.23％，SEM图片见图5。
对比例2
本对比例为石墨提纯的方法(氢氟酸与盐酸的混合溶液提纯)，步骤如下：
将石墨原料加入氢氟酸、盐酸混合溶液中，氢氟酸、盐酸、石墨与水的质量比为25:40:100:100，加热到100℃，搅拌反应14h。将混合液过滤，用纯水洗涤沉淀至中性，烘干，即得提纯石墨，固定碳含量为99.02％，SEM图片见图6。
对比实施例及对比例的实验条件、石墨产物固定碳含量及SEM照片，可知，按照本发明技术方案进行的实施例，盐酸、氢氟酸用量少，石墨提纯后固定碳含量高，可以达到99.95％，SEM图片(图2、3、4)显示产物主要为石墨片层结构，杂质颗粒很少。而按照常规技术方案进行的对比例，盐酸、氢氟酸用量多，石墨提纯后固定碳含量不够高，SEM图片(图5、6)显示产物的石墨片层结构中掺杂较多杂质颗粒。本发明技术方案的优越性得到体现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种石墨提纯方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将石墨原料与盐酸溶液进行混合，常温搅拌后，过滤，用纯水洗涤沉淀至中性后，烘干，得到中间料；
（2）将步骤（1）所得的中间料与氢氟酸溶液混合后，氢氟酸、中间料与水的质量比为1:100:80或3:100:100或5：100：120，于密闭环境下在氢氟酸浸取除杂装置中进行上下翻转反应，反应完成后冷却，得到混合液，将混合液过滤、纯水洗涤沉淀至中性后，烘干，得到提纯石墨；
所述步骤（2）中上下翻转反应的时间为1~3h，上下翻转反应的温度为150~180℃；
所述氢氟酸浸取除杂装置，包括高温箱（1）和高压釜（2），高压釜（2）位于高温箱（1）内，高压釜（2）中设有内胆（4），高压釜（2）通过旋转机构相对高温箱（1）进行翻转；所述旋转机构包括转轴（3）和电机（6），转轴（3）穿过高温箱（1）与高压釜（2）固定连接，转轴（3）与电机（6）连接，电机（6）通过转轴（3）带动高压釜（2）在高温箱（1）内做翻转运动。
2.根据权利要求1所述的石墨提纯的方法，其特征在于：所述步骤（1）中常温搅拌的时间为1~3h。
3.根据权利要求1所述的石墨提纯方法，其特征在于：所述转轴（3）分别与高温箱（1）箱壁转动连接，高温箱（1）和电机（6）均固定在机架（7）上，高温箱（1）正面箱壁的下方还设有控制板（5）。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101973545A (zh) * | 2010-11-08 | 2011-02-16 | 昆明冶金研究院 | 一种提纯高纯石墨的方法 |
| CN101983917A (zh) * | 2010-11-02 | 2011-03-09 | 黑龙江省牡丹江农垦奥宇石墨深加工有限公司 | 一种高纯石墨的生产方法 |
| CN203790935U (zh) * | 2014-04-22 | 2014-08-27 | 黑龙江省牡丹江农垦奥宇石墨深加工有限公司 | 一种耐高温、耐高压、耐酸碱的化学反应装置 |
| CN107337203A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-11-10 | 张旭 | 制备高纯石墨的方法 |
| CN110526240A (zh) * | 2019-09-09 | 2019-12-03 | 北京化工大学 | 一种天然微晶石墨的提纯方法 |
| CN213446982U (zh) * | 2020-09-14 | 2021-06-15 | 山东联海石化有限公司 | 一种沥青加热提纯装置 |
-
2022
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101983917A (zh) * | 2010-11-02 | 2011-03-09 | 黑龙江省牡丹江农垦奥宇石墨深加工有限公司 | 一种高纯石墨的生产方法 |
| CN101973545A (zh) * | 2010-11-08 | 2011-02-16 | 昆明冶金研究院 | 一种提纯高纯石墨的方法 |
| CN203790935U (zh) * | 2014-04-22 | 2014-08-27 | 黑龙江省牡丹江农垦奥宇石墨深加工有限公司 | 一种耐高温、耐高压、耐酸碱的化学反应装置 |
| CN107337203A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-11-10 | 张旭 | 制备高纯石墨的方法 |
| CN110526240A (zh) * | 2019-09-09 | 2019-12-03 | 北京化工大学 | 一种天然微晶石墨的提纯方法 |
| CN213446982U (zh) * | 2020-09-14 | 2021-06-15 | 山东联海石化有限公司 | 一种沥青加热提纯装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 盐酸-氢氟酸法纯化制备微晶石墨研究;姜芳等;《炭素技术》;第33卷(第5期);23-25页 * |
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