石墨提纯及反应釜改进研究可行性报告

《石墨提纯及反应釜改进研究可行性报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、长沙理工大学学生课外科技立项项目学生课外学术科技作品石墨提纯及反应釜改进研究可行性报告二O—二年十二月目录一、立项的背景和意义3二、项目主要研究反应方法、反应釜改进的应用3三、项目预期目标五、经费预算—、立项的背景和意义1、项目的选题目的：石墨是一种高能晶体碳材料，因其独特的结构和导电、导热、润滑、耐高温、化学性能稳定等特点，使其在高性能材料屮具冇较高应用价值，广泛应用于冶金、机械、环保、化工、耐火、电了、医药、军工和航空航犬等领域，成为现代工业及高、新、尖技术发展必不口J少的非金属材料，在国民经济发展中的地位越来越重要，国际业内专家预言:"20世纪是硅的世纪，21世纪将会是碳的世纪”。我国拥

2、有天然石墨成形地质条件好、分布广泛、资源丰富、质量好、储量和产量都居世界首位，是我国优势矿产Z-o天然石墨根据其结品程度不同，可分为晶质石墨（鳞片）和隐晶质石墨（土状）两类。隐晶质石墨的品位较高，固定碳含量一般为85%-88%,提纯后可达到99%以上。随着技术的不断发展，普通的高碳石墨产詁已不能满足各行各业的要求，因此需要进一步提高石墨的纯度。但是我国的石墨加工技术水平较低，产品多以原料和初级产品为主，产品的高杂质含量使其应用范围受到限。这样，一方而国产石墨产品在国际市场价格低廉，同时造成大量石墨资源外流；另一方面木国市场所需要的高纯超细石墨制品则多依赖进口。因此，针对高纯石墨制备工艺进行研究

3、，具有现实意义。HF酸法在各种提纯方法屮最简便，效率高的方法之一。借助反应釜可使提纯工艺更高效、更简洁、更环保。2、实用性：高纯度石墨具有强度高、抗热震性好、耐高温、抗氧化、电阻系数小、耐腐蚀、易于精密机加工等优点，是理想的无机非金属材料。用于加工制作电加热元件、结构铸造模、冶炼高纯金属用划圳舟皿、单晶炉用加热器、电火花加工石墨、烧结模具、电子管阳极、金属涂镀、半导体技术用的右墨I甘圳、发射电子管、闸流管和汞弧整流器用的右墨阳极、栅极等。改进反应釜使石墨提纯工艺趋向一体化、口动化，高安全系数。二、项目主要研究开发内容、关键技术以及科研创新的主要方式1、石墨提纯方法、反应设备的选择：(1)浮选法

4、一浮选法是一种比较常用的提纯矿物的方法，由于石墨表面不易被水浸润，因此具有良好的可浮性，容易使其与杂质矿物分离，在屮国基木上都是采用浮选方法对石墨进行选矿。但纯度不高，一般只用于石墨提纯的第一步。(2)碱酸法一是石墨化学提纯的主要方法，也是目前比较成熟的工艺方法.该方法包括NaOH-HCl,NaOH-H2S04,NaOH-HCl-HNO3等体系。其中NaOH-HCl法最常见，但工艺流程较多。(3)HF酸法一任何硅酸盐都可以被氢氟酸溶解，这一•性质使氢氟酸成为处理石墨屮难溶矿物的特效试剂，方法、工艺简单，可以借助反应釜，操作简单根据儿种提纯方法的比较，HF酸法更高效、简便。2、反应釜的改进：反应

5、釜改进的主耍是提高安全系数、提高效率、提高环保效杲。根据石墨提纯工艺，在添料、水洗工艺、出料加以改进，使设备一体化、自动化，从而提高反应釜的效率和操作过程屮的安全系数。3、设备改进的关键：关键问题是怎么捉高设备的效率和安全系数。4、设备改进的特点：通过增加石墨提纯的水洗工艺设备等，使石墨提纯更高效的进行。5、主要原理及过程：Na2O+2HF=2NaF+H2OK2O+2HF=2KF+H2OA12O3+6HF=2AlF3+3H20SiO2+4HF=SiF4t+2H20.但氢氟酸与CaO、MgO.Fe2O3等反应会得到沉淀。其反应如下:CaO+2HF=CaF2I+H20MgO+2HF=MgF2I+H

6、20Fe203+6HF=2FeF3I+3H20为解决上述沉淀问题，在氢氟酸屮加入少量的氟硅酸、稀盐酸、硝酸或硫酸等，可以除去CaMgFe等杂质元素的干扰。当有氟硅酸存在时，其反应如下：CaF2+H2SiF6=CaSiF6+2HFMgF2+H2SiF6=MgSiF6+2HF2FeF3+3H2SiF6=Fe2（SiF6）3+6HF.氢氟酸法提纯时把石墨与一定比例的氢氟酸在预热后一起加入到带搅拌器的反应器中，待充分润湿后计时搅拌，反应器温度由恒温器控制，到达指定吋间后及吋脱除多余的酸液、滤液循环使用，滤饼经热水冲洗至屮性后脱水烘干即得产品。6、创新点:（1）增加固体、液体进料方式，更安全、高效（2）

7、增加水洗、脱水设备，使反应釜趋向一体化、自动化。三、项目预期目标21世纪被称为“炭世纪”，炭素材料素有“黑金了”的美称石墨是我国优势非金属矿产之一。我国石墨资源丰富且储量和产销量沟居世界首位，口前已探明储量晶质石墨矿物15629万吨，隐晶质石墨矿物478万吨。与世界同类矿床比较我国石墨矿石质量总体上处于中等水平。由于市场竞争激烈各企业纷纷把目光放在内部挖潜降耗、开发新产品、提高技术水平上。1、我国