石墨提純的過程特別復(fù)雜,主要的提純方法有以下幾種。
1、浮選法
一般浮選法都是石墨提純的第一步,想要得到高純石墨,還要進(jìn)一步利用化學(xué)法或高溫法。浮選法原理是利用礦物外表性質(zhì)的差異,把礦石用浮選藥劑處理之后,讓礦物有選擇性地粘附到氣泡上,以此把有用的礦物和脈石礦物分開。石墨和水接觸之后,它的外表不易被水浸潤,并且石墨的可懸浮性也很好,所以石墨比較容易被分離。
2、堿酸法
現(xiàn)在石墨的化學(xué)提純中使用比較普遍并且比較成熟的工藝方法是堿酸兩步法。
堿酸法原理是把NaOH和石墨根據(jù)一定的比例混合均勻在500~700℃下做般燒。石墨雜質(zhì)例如硅酸鹽、硅鋁酸鹽、石英等成分和氫氧化鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成可溶性的硅酸鈉或酸溶性的硅鋁酸鈉,之后用水洗把他們除去以起到脫硅的作用。
另一部分雜質(zhì),例如金屬的氧化物等,通過堿浸后仍然存留在石墨中,把脫硅后的產(chǎn)物用酸浸出,讓其中的金屬氧化物轉(zhuǎn)變成可溶性的金屬化合物。石墨中的碳酸鹽等雜質(zhì)還有堿浸形成的酸溶性化合物和酸反應(yīng)之后進(jìn)入液相,再由濾、洗滌做到和石墨的分離。
3、氫氟酸法
石墨的耐酸性很不錯(cuò),特別是對氫氟酸的耐性很強(qiáng)。選用氫氟酸法十分適用于處理云母含量較高的石墨。
氫氟酸法原理主要是利用石墨中的主要雜質(zhì)硅酸巖類和氫氟酸反應(yīng)生成氟硅酸(或鹽),和溶液排除,以此獲取高純度的石墨。
但是氫氟酸和Ca0、MgO、Fe203等反應(yīng)會(huì)沉淀。為解決沉淀問題,在氫氟酸中加入少量的氟硅酸、稀鹽酸、硝酸或硫酸等,就能除去Ca、Mg、Fe等雜質(zhì)元素的干擾。
4、高溫法
石墨是一種高熔點(diǎn)高沸點(diǎn)的物質(zhì),它的熔沸點(diǎn)比硅酸鹽材料高很多,硅酸鹽的沸點(diǎn)大約是2750℃,石墨沸點(diǎn)是4500℃,熔點(diǎn)是3850±50℃。
所以高溫法原理是利用它們的熔沸點(diǎn)差異,把石墨放置在石墨化的石墨坩鍋中,在特定的氣氛下,利用特定的儀器設(shè)備加熱到2700℃,就能讓雜質(zhì)氣化同時(shí)由石墨中逸出,起到提純的目的。
5、氯化焙燒法
氯化焙燒法是利用雜質(zhì)氧化物的熔沸點(diǎn)比雜質(zhì)氯化物的熔沸點(diǎn)高這一特性實(shí)現(xiàn)對石墨的提純。氯化焙燒法是在石墨中增加一定量的還原劑,之后在特定的溫度和氣氛中,加入氯氣,讓氯氣和石墨中的雜質(zhì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng),石墨中的雜質(zhì)最終轉(zhuǎn)換成氣相或凝聚相的金屬氯化物和絡(luò)合物,和石墨分離,以此起到獲取高純石墨的效果。