石墨提純主要由化學(xué)提純和物理提純兩種方法。
(1)化學(xué)提純主要是利用石墨耐酸、堿、抗腐蝕的性質(zhì),再用酸、堿去處理石墨精礦,讓雜質(zhì)得到溶解,之后再洗滌掉,這樣能提高精礦品位?;瘜W(xué)提純能夠獲得品位是99%的高碳石墨?;瘜W(xué)提純有許多種方式,國內(nèi)應(yīng)用最廣的就是氫氧化鈉高溫熔融法。
其基本原理就是在500℃以上高溫條件下,讓石墨中的雜質(zhì)(主要以硅酸鹽礦物為主)和燒堿,即NaOH發(fā)生反應(yīng),生成水溶性反應(yīng)物,再用水浸泡反應(yīng)物,就能夠消除掉一些雜質(zhì),另一些雜質(zhì),例如鐵的氧化物,堿熔后應(yīng)用HCl中和,就會生成可溶子水的氯化鐵,再用水洗滌就能夠除去。
以上所提工藝流程中,NaOH濃度大約是50%,和石墨根據(jù)1:0.8的比例進(jìn)行混合,就能生產(chǎn)出1t高碳石墨消耗NaOH0.4t左右。HCl的加入量大概是石墨的30%。燃料用煤大約是0.6一0.7t。堿熔法所應(yīng)用設(shè)備主要有錨式攪拌機(jī),熔融爐、螺旋漿攪拌機(jī)、V型洗滌槽等?;厥章适?5—90%,投資大約是15—20萬元。這類工藝雖然比較先進(jìn),但也具有耗水量大、石墨流失多,生產(chǎn)率較低,耗堿量大并且排放的廢液污染環(huán)境等缺陷。
因?yàn)樯显V因素,其成本也比較高。為了解決或改進(jìn)以上所述的不足,河南省地礦廳巖礦測試中心研發(fā)了提純高碳石墨新工藝,用離心洗滌取取代V型洗滌槽,把廢液處理后再循環(huán)使用。選用這類新工藝,能減少大約50%的材料成本,節(jié)水大約50%,產(chǎn)率可以提高10%左右,同時能有效減少了廢液對環(huán)境的污染。石墨固定碳含量超過99%,回收率高達(dá)92.8%。
(2)物理提純就是高溫提純,主要利用石墨耐高溫的性質(zhì),把它放置在電爐當(dāng)中,隔絕空氣加熱到2500℃,讓灰分(即雜質(zhì))能夠揮發(fā)掉,以此提升精礦品位。高溫提純能夠獲得品位是99.9%的高純石墨。