CN1317185C - 液相法提纯石墨的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石墨的提纯技术领域。提出的液相法提纯石墨的制备工艺是在天然石墨中加入水使其成糊状，然后加入强氧化剂，加温搅拌反应，强氧化剂与石墨的酸解反应温度在180℃～220℃时间控制在4～6小时，经过滤，水洗至中性，干燥，得到高纯度天然石墨。本发明工艺简单，对原料要求并不严格，适用于加工粒度在10000目到20目，纯度80%～99%的各规格原料，并且不需要特殊设备和材料，即可—步提纯至99.9～99.998%的高纯度级天然石墨，可满足原子能工业，航天技术等高科技领域使用要求，成本低，质量稳定。
Description
所属技术领域
本发明属于石墨的提纯技术领域，主要涉及的是一种液相法提纯石墨的制备工艺。
背景技术
石墨作为一种工业原料，在一些特殊行业或高科技领域内有着举足轻重的地位，如原子能工业、汽车工业、航天技术、生物技术等工业。这些行业使用的石墨其碳含量必须在99.9％以上的高纯度石墨，而一般的选矿后的天然石墨的碳含量最高达96％，远远无法满足使用高纯度石墨行业的要求，为此必须对天然石墨进行提纯。
目前对天然石墨采取的提纯法是用高温电热法提高石墨纯度，高温电热法是利用石墨的耐高温性能，将其置于密闭高温电炉中，隔绝空气加热到2500℃以上，使石墨中的灰份挥发，从而制得固定碳99.9％以上的高纯石墨。由于此工艺复杂，需要建设大型电炉，电耗也相当大，而且需要不断通入惰性气体，因而成本高昂。尤其重要一点，是当石墨纯度达到99.93％时，已达到提纯极限，无法使固定碳含量继续提高。
发明内容
本发明的任务即由此产生，提出一种液相法提纯石墨的制备工艺。用该方法提纯的天然石墨其含碳量可达99.9％～99.998％，且产生工艺简单、产生成本低、质量稳定。
本发明完成上述任务采取的技术方案是：在天然石墨中加入水使其成糊状，然后加入强氧化剂，加温搅拌反应，强氧化剂与石墨的酸解反应温度在180℃～220℃时间控制在4～6小时，经过滤，水洗至中性，干燥，得到高纯度天然石墨。
本发明加入强氧化剂的目的是利用酸的强氧化性，溶解除去石墨中的杂质成份。考虑到本工艺直接使用的天然石墨的粒度范围大，在10000目到20目之间，并且原料碳量范围广，80％到99％均可，因此选用高浓度的氧化剂其浓度范围在96％以上，低于96％反应不完全。由于酸解时的温度直接影响到酸解反应的速度，因而其反应温度控制在180℃～220℃，低于180℃，反应不完全，高于220℃，对加快反应速度效果不明显，造成能源浪费。酸解反应时间一般控制在4～6小时。
由于本发明石墨中的一些杂质，如Mo、Zn、Mg等在与强氧化剂进行酸反应时，不易酸解，影响石墨的含碳量，因而可加入络合剂，使其与铬合剂反应生成铬合物后再与强氧化剂反应，生成可溶性物质，从而达到提纯的目的。本发明加入的络合剂为[EDTA(乙二氨四乙酸二钠)]，其加入量与强化剂的比例为1∶1，强氧化剂和络合剂与石墨的比例为6-30∶100。
本发明加入的水可为常水，也可为纯水。
本发明洗涤时是用经过离子交换树脂处理过的不含Ca2+、Mg2+、Cl-等杂质离子的纯水洗涤除去酸解反应后产生的可溶性杂质，滤饼必须洗至中性，以保证除去经酸解反应产生的可溶性杂质。
本发明经过过滤的滤液补加强氧化剂和络合剂后循环使用。将提纯后的废液收集于回收罐中，补充新的强氧化剂和络合剂，重新用于提纯，既降低成本，同时又环保。
本发明工艺简单，对原料要求并不严格，适用于加工粒度在10000目到20目，纯度80％～99％的各规格原料，并且不需要特殊设备和材料，即可一步提纯至99.9～99.998％的高纯度级天然石墨，可满足原子能工业，航天技术等高科技领域使用要求，成本低，质量稳定。
具体实例方式
实施例1
取天然鳞片石墨矿粉400kg，(原料纯度85％)，加入水(用经过离子交换树脂处理过的不含Ca2+、Mg2+、Cl-等杂质离子的纯水)300kg，搅匀使其成糊状，然后加入HCL和EDTA(1∶1)共80kg，加温200℃搅拌反应4.5小时，经过滤，回收化学试剂23.5kg，消耗56.5kg，滤饼洗至中性，干燥，得到成品336kg，回收率84％，产品纯度99.95％。
实施例2
取球化石墨500kg粒度800目(含碳量96％)加入水(利用经过离子交换树脂处理过的不含Ca2+、Mg2+、Cl-等杂质离子的纯水)420kg，搅匀使其成糊状，然后加入强氧化剂和络合剂(1∶1)共40kg，加温200℃搅拌反应3.5小时，经过洗涤过滤，回收化学试剂5.8kg，消耗34.2kg滤饼洗涤至中性，干燥得到产品纯度99.98％，得到产品477.5kg，回收率95.5％。
Claims (2)
1.一种液相法提纯石墨的制备工艺，其特征在于：以碳含量80％-99％的石墨为原料，加入水使其成糊状，然后加入强氧化剂，加温搅拌反应，强氧化剂与石墨的反应条件为温度180-220℃，反应时间4-6小时，经过滤，水洗至中性，干燥，得到碳含量在99.9％-99.998％的石墨；其中，所述强氧化剂为浓盐酸、浓硫酸或浓硝酸，其浓度范围在96％以上。
2.根据权利要求1所述的液相法提纯石墨的制备工艺，其特征在于：还可以加入络合剂，该络合剂与强氧化剂的比例为1∶1，络合剂、强氧化剂、石墨的比例为6-30∶100；其中所述的络合剂为乙二氨四乙酸二钠。
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