CN102502608A - 一种天然隐晶质石墨的提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种天然隐晶质石墨的提纯方法。技术方案是：以固定碳含量为80％～85％的天然隐晶质石墨为原料，和可溶性氟盐，以及盐酸或硫酸一起加入反应容器中，加热到60～90℃时，同时进行搅拌、浸渍反应5～8小时，然后将溶液和石墨过滤分离，滤渣用自来水洗涤至pH值在5～7时，进行沉淀，最后经过滤、烘干，制得含碳量在99％以上的隐晶质石墨。本发明提纯方法能够将固定碳含量在80％～85％的天然隐晶质石墨提纯到固定碳含量不小于99％，灰分含量不大于1％的石墨，避免了环境污染，大大提升了隐晶质石墨的深加工水平，为后续的开发应用奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及天然石墨提纯方法，尤其是对天然隐晶质石墨为原料进行提纯且对环境污染小的方法。
背景技术
我国天然石墨(包括鳞片石墨和隐晶质石墨)资源丰富，石墨储量、产量及出口量均居世界之首，但由于技术开发投入不够，产品深加工水平较低，目前仍以原料生产及初加工产品为主。
天然隐晶质石墨是我国的优势矿产资源之一，主要用于铸造、石墨电极、电池碳棒和增碳剂等方面，消耗量相对较小，因此我国的隐晶质石墨一直存在供大于求的局面，天然隐晶质石墨资源得不到充分的利用，甚至盲目出口，造成资源的浪费。鉴于天然隐晶质石墨产晶的技术含量和附加值极低，而我国市场需要的高纯超细石墨则多数依赖进口，开展天然隐晶质石墨的提纯新方法尤为紧迫。
前期对石墨提纯主要集中在天然鳞片石墨，对隐晶质石墨的提纯研究相对较少，同时隐晶质石墨的提纯技术难度较大，也是制约其应用范围的主要原因之一，目前隐晶质石墨的提纯很多还是借鉴天然鳞片石墨的技术，常见的提纯方法包括(1)浮选法；(2)碱酸两步法；(3)氢氟酸法；(4)氢氟酸-盐(硫)酸法等。其中，浮选法成本最低，能耗和试剂消耗最少，但要获得含碳量95％以上的石墨很难；碱酸法提纯后的石墨含量可达99％以上，但在碱煅烧过程中能量消耗大、提纯工艺步骤长；氢氟酸法和氢氟酸-盐(硫)酸法的除杂效率高，能耗也比较低，但由于氢氟酸的毒性大和强腐蚀性对环境造成污染而使该法的应用范围受到限制。因此有必要优选化学纯化剂体系，尽可能减少对环境的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有氢氟酸提纯石墨技术存在的缺陷，提供一种对环境污染小，而且提纯效率高的天然隐晶质石墨的提纯方法。
本发明的目的是通过以下方式实现的。
一种天然隐晶质石墨的提纯方法：以固定碳含量为80％～85％的天然隐晶质石墨为原料，加入可溶性氟盐，再加入盐酸或者硫酸一起反应，加热至60～90℃时，伴随搅拌浸渍反应5～8小时，然后将溶液和石墨过滤分离，滤渣用自来水洗涤至洗涤液pH值在5～7时，进行沉淀，最后经过滤、烘干，制得含碳量在99％以上的隐晶质石墨。
所述的可溶性氟盐为氟化钠、氟化氨或二氟氢氨。
所述的天然隐晶质石墨与可溶性氟盐的质量百分数分别是60％～80％、20％～40％。
所使用的盐酸或硫酸以浸过隐晶质石墨和可溶性氟盐即可。所使用的盐酸质量浓度为30-37％，硫酸质量浓度为85-98％。
可溶性氟盐选用氟化钠时，反应完成洗涤，沉淀后，再用盐酸浸泡2-5小时，过滤，水洗，烘干；所述的盐酸质量浓度为30-37％。
最后的烘干是在100℃～120℃烘干8～12小时，制得含碳量在99％以上的隐晶质石墨。
所述的天然隐晶质石墨在纯化前粒径为0.074-0.28毫米。
本发明所采用的化学纯化剂以可溶性的氟盐来代替毒性很大的氢氟酸。
本发明中关键技术是采用了盐酸或硫酸，和可溶性氟盐作为提纯天然隐晶质石墨的纯化剂，可溶性氟盐可选用氟化钠、氟化氨或二氟氢氨等含氟的无机盐，这样可以降低对环境的污染程度。
本发明提纯方法能够将固定碳含量在80～85％的隐晶质石墨提纯到固定碳含量不小于99％，灰分含量不大于1％的高纯度石墨，大大提升了隐晶质石墨的深加工水平，为后续的开发应用奠定了基础。
附图说明
图1是本发明的一种实施流程图。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
参照图1，将100克含碳量80％的隐晶质石墨加入反应容器中，并将浓度为37％、密度为1.17g/cm3的盐酸220ml与氟化氨62g加入反应容器，将反应容器加热到70℃，同时进行搅拌、浸渍反应5小时，排除气体。用抽滤瓶将溶液和石墨分离，分离出的溶液返回反应容器继续使用，滤渣经洗涤至洗涤液pH值为7时，进行沉淀，取样，最后在烘箱内110℃烘干10小时后获得含碳量99.1％的石墨粉。
实施例2
参照图1，将200克的含碳量85％的隐晶质石墨加入反应容器中，并将浓度为37％、密度为1.17g/cm3的盐酸412ml与氟化钠80g加入反应容器，将反应容器加热到60℃，同时进行搅拌、浸渍反应8小时，排除气体。用抽滤瓶将溶液和石墨分离，分离出的溶液返回反应容器继续使用，滤渣经洗涤至洗涤液pH值为7时，进行沉淀，取样，再用37％的盐酸浸泡3小时，过滤，水洗，设置烘箱温度为110℃，烘干10小时后制得含碳量99.0％的石墨粉。
实施例3
参照图1，将100克的含碳量83.08％的隐晶质石墨加入反应容器中，并将浓度为98％、密度为1.84g/cm3的硫酸195ml与氟化氨55g加入反应容器，将反应容器加热到80℃，同时进行搅拌、浸渍反应5小时，排除气体。用抽滤瓶将溶液和石墨分离，分离出的溶液返回反应容器继续使用，滤渣经洗涤至洗涤液pH值为6时，进行沉淀，取样，最后在烘箱内105℃下烘干12小时后制得含碳量99％的石墨粉。
本提纯工艺技术采用盐酸/硫酸，和可溶性氟盐为主的一步提纯隐晶质石墨，关键技术措施是加入辅助酸和对环境污染较小的可溶性氟盐，使提纯过程中产生的有毒物及时消解，保证了反应通道畅通无阻，使石墨提纯的化学反应能够进行彻底。采用这种工艺，以能够将含碳为80～85％的天然隐晶质石墨提纯为含碳量不小于99％、灰分不大于1％的石墨，降低环境污染程度，使隐晶质石墨原矿增值数十倍，能创造显著经济效益和社会效益。
Claims (9)
1.一种天然隐晶质石墨的提纯方法，其特征是，以固定碳含量为80％～85％的天然隐晶质石墨为原料，加入可溶性氟盐，再加入盐酸或者硫酸，加热至60～90℃，伴随搅拌浸渍反应5～8小时，然后将溶液和石墨过滤分离，滤渣用自来水洗涤至洗涤液pH值在5～7时，再过滤，烘干，制得含碳量在99％以上的隐晶质石墨。
2.根据权利要求1中所述的提纯方法，其特征是，所述的可溶性氟盐为氟化钠、氟化氨或二氟氢氨。
3.根据权利要求1或2中所述的提纯方法，其特征是，所述的天然隐晶质石墨与可溶性氟盐的质量百分数分别是60％～80％、20％～40％。
4.根据权利要求1中所述的提纯方法，其特征是，所使用的盐酸或硫酸以浸过隐晶质石墨和可溶性氟盐即可。
5.根据权利要求1或4中所述的提纯方法，其特征是，所使用的盐酸质量浓度为30-37％，硫酸质量浓度为85-98％。
6.根据权利要求1中所述的提纯方法，其特征是，可溶性氟盐选用氟化钠时，反应完成洗涤，沉淀后，再用盐酸浸泡2-5小时，过滤，水洗，烘干。
7.根据权利要求6中所述的提纯方法，其特征是，所述的盐酸质量浓度为30-37％。
8.根据权利要求1或6中所述的提纯方法，其特征是，最后的烘干是在100℃～120℃烘干8～12小时，制得含碳量在99％以上的隐晶质石墨。
9.根据权利要求1中所述的提纯方法，其特征是，所述的天然隐晶质石墨在纯化前粒径为0.074-0.28毫米。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120620 |