高纯石墨提纯工艺

高碳石墨提纯

目前高碳石墨提纯主要有种化学提纯和高温提纯两大类，其中化学提纯又主要包括氢氟酸法和碱酸法两种。

一、氢氟酸法

此法目前比较成熟可行的提纯方法，但对设备腐蚀性强，尤其氢氟酸毒性强，生产时必须有严格的安全防护和废水处理系统。

具体工艺过程，已在奥宇学习为例，酸洗大致流程为：

加料—加酸—反应釜反应除杂—离心机水洗脱水—放料—干燥—污水处理

1、加料

加料是用提升架升到高楼平台倒入反应釜中。

2、加酸

加酸过称主要是先把各种酸加入到各自的酸灌中，通过观察酸灌的容量刻度来定量，在准备就绪后打开阀门通过泵或者重力流入反应釜中，具沟通了解酸洗酸主要有四种HF （40%）、Hcl （30%）、HNO 3（30%）、H 2SO 4 （92.5%）。加酸顺序主

要是钙不高先加Hcl ，之后在按顺序加H 2SO 4、HF 、HNO 3，原因是钙碱土含量高费

酸，从成本考虑Hcl 最便宜；如要钙含量正常，就按H 2SO 4、Hcl 、HF 、HNO 3顺序加酸，主要是H 2SO 4放热方面考虑，并且每种酸加入后反应一段时间在加入另一

种酸，据说更加合理。配比上主要是考虑原料中的各种微量元素不同，酸的配比除杂加酸不同，主要有技术部门负责配比，每次都是先有技术部门小样实验，在进行酸量的微调，高碳石墨中杂质虽不完全相同，但大致相同，主要含有硅酸盐矿物和钾、钙、纳、镁、铝、铁等化合物。任何硅酸盐都可以被氢氟酸溶解，生成氟化物和挥发物，但同时氢氟酸会和钾、钙、纳、镁、铝、铁等氧化物反应生产沉淀物，因此在其中加入盐酸、硝酸、硫酸可使沉淀物溶于水，除去这些杂质。 以酸洗两遍为例，总体质量配比大致为HF ：Hcl ：HNO 3：H 2SO 4 =2:2:1:1。以

下为奥宇其中一个产品的酸洗时间和配比数据：

第一遍 质量比HF ：Hcl ：HNO 3：H 2SO 4=250：150：0：150 酸洗时间16小时

第二遍 质量比HF ：Hcl ：HNO 3：H 2SO 4=140：270：100：0 酸洗时间12小时

3、反应釜反应除杂

反应釜内衬主体为塑料材质，极易损坏报废。目前奥宇1线反应釜8个，二

线反应釜7个，二线其中有2个是电加热搅拌方式，比较适合北方尤其冬天生产，但造价高，其余都为蒸汽方式加热搅拌。反应釜一般酸洗温度控制在80℃左右，各种酸不会和石墨本身发生任何反应，但温度过高不利于工艺，如100度以上，氢氟酸就会开始腐蚀石墨。1线反应釜为2立方米，2线反应釜为2.2立方米。一次加料1.05吨左右，为一个批次，加酸大概600公斤，加水300公斤左右。此外夏天5—10月天热一般物料酸洗两遍可以合格，且酸用量也少，针对蒸汽系统冬天冷温度降低快，酸洗都在三遍以上，且用酸量也大，电加热系统可克服此问题。

4、离心机脱水干燥

离心机1线有5个，2线有4个，离心机为张家港骏宇设备公司和永达机械设备公司，其中一家离心机型号为PG2.1250，功率为22kw，310L。离心机内部主要有滤布，物料带水在高速旋转离心作用小，水透过滤布过滤掉，采用边加水水洗边滤水的方式，回收率的高低就主要取决于滤布的目数，但同时目数太大，滤水性差，离心时间长，一般滤布为1000目—2000目左右。因此酸洗粒度越小的产品损失越大，粒度偏移越大。以酸洗12料为例，奥宇刚开始实验时。回收率只有10%，目前奥宇据说只能做到80%左右，据说他们是采用在滤布上沾一定厚度的料，不去除清洗，增大物料流失阻力，以此来阻挡细料流失。离心机加料时要在中速旋转中加料（25HZ），防止物料被甩出，在调成高速50HZ，离心机一次加料基本在200公斤，离心5回一个批次，离心时间看酸的多少，一般在20—40分钟，清洗一吨石墨大概需水5吨，离心物料含水量控制在25%以内，一般情况下在18%左右。

5、放料

放料主要是检测离心机甩出水的PH，符合要求即可放料，进行抽检和烘干。

6、干燥

干燥目前该公司采用两步式微波干燥，即用微波先干燥一遍，去除一定水分，在重复一次干燥，达到干燥，目前水分可做到0.05%以下。

7、水处理

水处理方式为用石灰中和酸，检测合格后，抽出水除去掺杂的石灰，排放或者循环使用。污水处理系统目前有4个大池子，其中第一个池子在屋下为酸水暂

存池（9米×6米×4米），第二池子为中和池（6米×6米×4米），每天大概需要石灰80—100袋，每袋30公斤，中和后的水经过压滤机除杂，水进入第三个或者第四个池子，第三个和第四个池子都为蓄水池（9米×6米×4米），经过沉降检测合格后排放或者在使用到其他工序。通过了解这种方式中和酸比较浪费石灰，可以采用石灰棒按一定距离分散固定在水中，定期更换石灰棒，让水流过中和酸比较经济。

二、碱酸法（苛性钠法）

氢氟酸发毒性强，污染环境，因此有一定的局限性，而采用苛性钠法无毒，污染小，而且化工原料也较容易买，工艺也较简单，但对设备技术要求高，能耗大，投入成本大，并且通过目前了解碳含量很难达到99.9%以上。

苛性钠法方法主要是石墨中的杂质在高温下煅烧于苛性钠生产可溶性硅酸盐类和氢氧化物，水洗脱硅，然后一些其他的杂质在和盐酸反应生产可容于水的氯化物，通过再次洗涤出去。主要过称为配料、搅拌、高温熔融、冷却浸出、洗涤、加酸反应、在洗涤、脱水、干燥。

其中最主要影响工艺在配料、熔融、和洗涤浓度和速度上。配料要合理，要根据石墨中杂质的不同，而配比合适的酸碱质量，并要根据烧碱是固体或者液体选择合适浓度的烧碱。熔融温度一般在500-800，温度越高碳含量越高，但温度越高碳含量提高不明显，并且对设备要求更高，因此通过一些文献，熔融温度在700度综合考虑比较适合，可提高到99.8%以上。洗涤浓度不宜过高，应低于石墨浮选作业浓度，碱洗浓度要低于10%左右，碱洗时会产生胶体，浓度过大和洗涤速度过快都不宜洗涤出去。

三、高温提纯

高温提纯方法主要利用石墨耐高温的性质，高温加热到一定程度，杂质都会以气态形式挥发，而石墨沸点为3700多度，但此方法能耗高，成本高，除一些军工行业或者特殊行业，很难达到工业上大批量生产。