国内外石墨提纯技术的现状分析.pdf

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1、2013年第1期NO.1.20131（总第244期）（CumulativetyNO.244）国内外石墨提纯技术的现状分析12李志远　李国荣（1.鸡西浩市新能源材料有限公司，黑龙江鸡西158100；2.江西理工大学，江西赣州341000）摘要：文章对国内外石墨提纯技术进行了简单叙述，重点介绍了超高纯石墨的提纯方法，认为化学法与高温物理法相结合的提纯工艺方法是高纯度石墨提纯工艺的发展方向。关键词：化学提纯；碱酸法；氢氟酸法；氯化焙烧法；物理法提纯；高温法；超高纯石墨中图分类号：TQ127　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2013）01-00

2、64-02国际业内专家预言：“20世纪是硅的世纪，21SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O↑（1）世纪将是碳的世纪。”石墨在国民经济中的地位越Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O↑（2）来越重要，对石墨的纯度要求越来越高。Fe3++3OH-=Fe（OH）↓（3）3石墨提纯就是采取有效的手段除去其中的杂Ca2++2OH-=Ca（OH）↓（4）2质。石墨提纯包括化学提纯和物理法提纯，化学提2+-Mg+2OH=Mg（OH）2↓（5）纯有碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法；物理法提纯酸洗通常在常温下进行，其反应如下：有高温法（又叫热工法）。Fe（OH）3+3HC

3、l=FeCl3+3H2O（6）1　化学提纯Ca（OH）2+2HCl=CaCl2+2H2O（7）化学提纯是利用强酸、强碱或其他化合物处理Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O（8）浮选石墨精矿，使其中的杂质溶解，然后洗涤，除Na2O·mSiO2+HCl→H2SiO3+NaCl（9）去杂质。化学提纯最终产品的固定碳含量可达99%碱酸法可获得固定碳含量99%以上的石墨产以上。化学提纯包括碱酸法、氢氟酸法和混酸法品。目前，碱酸法在工业上应用较广，具有一次性（氢氟酸-盐酸-硫酸）、氯化焙烧法。投资少、产品品位较高、工艺适应性强等特点。而1.1　碱酸法且还具有设备常规、

4、通用性强（除石墨外，许多非碱酸法是利用石墨中的杂质（硅酸盐等）在金属矿的提纯都可以采用碱酸法）等优点，碱酸法500℃以上的高温下与氢氧化钠起反应，一部分生是现今在我国应用最广泛的方法。碱酸法的缺点在成溶于水的反应产物，被水浸出除去，另一些杂于需要高温煅烧、能量消耗大、反应时间长、设备质，如铁的氧化物等，在碱熔后用盐酸中和，生成腐蚀严重、石墨流失量大以及废水污染严重。溶于水的氯化铁等，通过洗涤而除去。1.2　氢氟酸法SiO2与NaOH反应生成的Na2SiO3可溶于水，在随当所处理的石墨中云母含量较高时，采用碱酸后的水浸中大部分被除去。另外，碱溶过程中，除法效果不会太佳

5、，这时可采用氢氟酸法。了生成Na2SiO3，也可生成[Al（OH）]，它也可以溶氢氟酸法是石墨中的主要杂质硅酸盐类，与氢于水，在水浸中除去。该方法适用于含云母较少的氟酸发生反应生成氟硅酸（或盐），随溶液排除，石墨精矿。该方法可以将品位大于82%的石墨精矿从而获得高纯度的石墨。主要反应如下：提高到98%以上。Na2O+2HF=2NaF+H2O（10）提纯过程的主要化学反应式如下：64K2O+2HF=2KF+H2O（11）的待提纯石墨材料扩散，造成石墨纯化效果差；二SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（12）是石墨化过程的升温曲线，采用大电流升温，石墨SiO2+6HF

6、=H2SiF6+2H2O（13）温度很快升高，有利于石墨中的灰分气化逸出；Al2O3+6HF=2AlF3+3H2O（14）三是原料的粒径，一般来说，粒径越小，提纯效果以除去Ca、Mg、Fe等杂质元素的影响。以氟硅越好。由此可知，高温法生产超高纯石墨时，生产酸为例，其反应如下：规模受到限制，电炉加热技术要求严格，需隔绝空CaF2+H2SiF6=CaSiF6+2HF（15）气，否则石墨在热空气中升温到450℃时就开始被MgF2+H2SiF6=MgSiF6+2HF（16）氧化，温度越高，石墨的损失就越大。2FeF3+3H2SiF6=Fe2（SiF6）3+6HF（17）高温

7、法的最大优点是产品的含碳量极高，可达如果石墨中的杂质仅为SiO2时，还可以用干燥99.995%以上，缺点是须专门设计建造高温炉，设的HF气体进行处理，处理时将温度逐渐升高，使备昂贵，一次性投资多，能耗大，高额的电费增加SiO2转化为SiF4气体逸出。其反应如下：了生产成本。但是随着国防、航天、超硬材料等行SiO2+4HF（气）=SiF4↑+2H2O（18）业的迅速发展，对超高纯石墨产品的需求量越来越氢氟酸法最主要的优点是除杂效率高、所得产大，也促进了超高纯石墨产品的工业化生产。品的品位高、对石墨产品的性能影响小、能耗低。鸡西浩市新能源材料有限公司已建成了年产50