石墨是一種高能結(jié)晶碳材料。由于其獨特的結(jié)構(gòu)、導電性、導熱性、潤滑性、耐高溫性和穩(wěn)定的化學性質(zhì)，在高性能材料中具有很高的應(yīng)用價值。廣泛應(yīng)用于冶金、機械、環(huán)保、化工、消防、電子、醫(yī)藥、軍工、航空航天等領(lǐng)域。它已成為現(xiàn)代工業(yè)和高新技術(shù)發(fā)展不可缺少的非金屬材料。在國民經(jīng)濟發(fā)展中，

邊肖了解到，中國天然石墨形成地質(zhì)條件好、分布廣、資源豐富、質(zhì)量好，儲量和產(chǎn)量均居世界第一。它是中國的優(yōu)勢礦產(chǎn)之一。

    天然石墨按其結(jié)晶程度可分為結(jié)晶石墨(片狀)和隱晶質(zhì)石墨(粘土狀)。結(jié)晶石墨礦的特點是品位低，固定碳含量一般小于10%，局部特殊富集區(qū)可達20%以上。但這種石墨礦可選性好，浮選精礦品位可達85%以上。它是自然界中可浮性好的礦石之一。隱晶質(zhì)石墨品位高，固定碳含量一般為60% ~ 80%，Z和Z高達95%，但礦石可選性差。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，普通的高碳石墨產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足各行各業(yè)的要求，因此有必要進一步提高石墨的純度。但我國石墨加工技術(shù)水平較低，產(chǎn)品多為原料和初級產(chǎn)品。產(chǎn)品雜質(zhì)含量高，限制了其應(yīng)用范圍。這樣，一方面國內(nèi)石墨產(chǎn)品在國際市場上價格低廉，導致大量石墨資源外流；另一方面，國內(nèi)市場所需的高純超細石墨制品大多依賴進口。因此，研究高純石墨的制備技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。

    研究提純石墨的方法，首先要搞清楚石墨礦石中存在的雜質(zhì)成分。雖然不同產(chǎn)地的天然石墨所含雜質(zhì)不完全相同，但大致成分是相似的。這些雜質(zhì)主要是鉀、鈉、鎂、鈣和鋁等硅酸鹽礦物。石墨的提純工藝就是采取有效措施去除這些雜質(zhì)。目前，國內(nèi)外提純石墨的方法主要有浮選法、堿酸法、氫氟酸法、氯化焙燒法、高溫法等。其中堿酸法、氫氟酸法、氯化焙燒法屬于化學提純法，高溫提純法屬于物理提純法。下面將詳細介紹石墨片的小編:

1.堿酸法

    堿法是石墨化學提純的主要方法，也是目前比較成熟的工藝方法。該方法包括氫氧化鈉-鹽酸、氫氧化鈉-硫酸、氫氧化鈉-鹽酸-硝酸等體系。其中常用的是NaOH-HCl法Z。堿法提純石墨的原理是將NaOH和石墨按一定比例混合均勻，煅燒。在500～700 e的高溫下，石墨中的雜質(zhì)，如硅酸鹽、鋁硅酸鹽、應(yīng)時等。，與氫氧化鈉發(fā)生化學反應(yīng)，生成可溶性硅酸鈉或酸溶性鋁硅酸鈉，然后用水除去，達到脫硅的目的。其他雜質(zhì)，如金屬氧化物，在堿熔后仍留在石墨中。脫硅產(chǎn)物用酸浸出，使其中的金屬氧化物轉(zhuǎn)化為可溶性金屬化合物。石墨中的碳酸鹽等雜質(zhì)和堿浸過程中形成的酸溶性化合物與酸反應(yīng)進入液相，然后通過過濾和洗滌與石墨分離。然而，石墨是化學惰性和穩(wěn)定的。不溶于有機和無機溶劑，不與堿性溶液反應(yīng)。除硝酸、濃硫酸等強氧化性酸外，不與許多酸反應(yīng)，尤其是氫氟酸。在6000℃以下，不與水和蒸汽反應(yīng)。因此，石墨的性質(zhì)在提純過程中保持不變。

2.氯化焙燒法

    焙燒法是將石墨粉與一定量的還原劑混合，在一定溫度和特定氣氛下焙燒，然后通入氯氣進行化學反應(yīng)，使物料中的有價金屬轉(zhuǎn)化為氣態(tài)或凝聚相的氯化物和低熔點的絡(luò)合物而逸出，從而與其他組分分離，達到提純石墨的目的。石墨中的雜質(zhì)可以分解成簡單的氧化物，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等。高溫加熱后在還原劑的作用下。這些氧化物的熔點較高，而它們的氯化物或與其他三價金屬氯化物形成的金屬絡(luò)合物(如CaFeCl4、NaAlCl4、KMgCl3等)的熔點較低。這些氯化物的蒸發(fā)提高了石墨的純度。以氣態(tài)形式排出的金屬絡(luò)合物，由于溫度的降低，很快會變成凝聚相，可以用來處理逸出的廢氣。

    焙燒法具有節(jié)能、凈化效率高(> 98%)和回收率高的優(yōu)點。氯氣的毒性、嚴重的腐蝕性和對環(huán)境的嚴重污染，在一定程度上限制了氯化焙燒工藝的推廣應(yīng)用。當然，這種工藝很難生產(chǎn)出純度極高的石墨，工藝系統(tǒng)也不夠穩(wěn)定，這也影響了氯化法在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。這種方法需要進一步改進。

3.高溫提純法

    石墨是自然界中熔點Z較高的物質(zhì)之一，熔點為3850±50℃，沸點為4500℃，而硅酸鹽礦物的沸點都在2750℃(應(yīng)時沸點)以下，石墨的沸點遠高于雜質(zhì)硅酸鹽的沸點。這一特性是高溫法提純石墨的理論基礎(chǔ)。將石墨粉直接放入石墨坩堝中，在有惰性氣體和氟利昂保護氣體的提純爐中加熱到2300~3000℃，并保持一段時間，石墨中的雜質(zhì)就會溢出，從而實現(xiàn)石墨的提純。一般以經(jīng)過浮選或化學方法提純的含碳99%以上的高碳石墨為原料，采用高溫法，可將石墨提純至99.99%。如果進一步改善工藝條件，提高坩堝質(zhì)量，純度可達99.99%以上。高溫法可以生產(chǎn)99.99%以上的超高純石墨，但要求原料的固定碳在99%以上。而且設(shè)備昂貴，投資巨大，生產(chǎn)規(guī)模有限。電爐加熱工藝要求嚴格，需要與空氣隔絕。否則，當溫度在熱空氣中上升到450℃時，石墨將被氧化。溫度越高，石墨的損失越大。只有對石墨質(zhì)量要求高的特殊行業(yè)(如國防、航空航天等。)采用高溫法小批量生產(chǎn)高純石墨。

4.集卵法

    浮選是提純礦物的常用方法。由于石墨表面不易被水潤濕，所以具有良好的可浮性，可以很容易地與雜質(zhì)礦物分離。在中國，浮選基本上用于石墨的精選。石墨原礦的浮選一般采用先正浮選，再正浮選精礦反浮選的方法。浮選可以獲得高品位的石墨精礦。石墨精礦品位通?？蛇_80% ~ 90%，經(jīng)多級磨礦，純度可達98%左右。結(jié)晶石墨浮選常用的捕收劑有煤油、柴油、重油、磺酸鹽、硫酸鹽、苯酚、羧酸鹽，常用的起泡劑有2#油、4#油、松油醇油、醚醇、丁醚油等。，調(diào)節(jié)劑是石灰和碳酸鈉，抑制劑是水玻璃和石灰。隱晶質(zhì)石墨浮選常用煤焦油作捕收劑，樟腦油和松油作起泡劑，碳酸鈉作調(diào)整劑，硅酸鈉和氟硅酸鈉作抑制劑。浮選提純的石墨精礦品位只能達到一定范圍。由于有些雜質(zhì)以極細的顆粒彌散在石墨鱗片中，即使細磨也無法完全解離，所以物理選礦很難完全去除這些雜質(zhì)，物理選礦一般只是石墨提純的第一步?；瘜W方法或高溫方法通常用于進一步提純石墨。

5.氫氟酸法

    任何硅酸鹽都能被氫氟酸溶解，這使得氫氟酸成為處理石墨中不溶性礦物的特殊試劑。石墨的邊肖了解到，從1979年開始，國內(nèi)外發(fā)展了氣態(tài)氟化氫、液態(tài)氫氟酸體系和氟化銨體系的提純方法。其中，液體氫氟酸法應(yīng)用廣泛。它利用石墨中的雜質(zhì)與氫氟酸反應(yīng)生成氟化物和易溶于水的揮發(fā)物，達到凈化的目的。用氫氟酸法提純時，將石墨和一定比例的氫氟酸預(yù)熱，加入帶攪拌器的反應(yīng)器中。完全潤濕后，反應(yīng)器溫度由恒溫器控制。達到規(guī)定時間后，及時除去多余的酸，濾液回收，濾餅用熱水洗滌至中性，然后脫水干燥，得到產(chǎn)品。氫氟酸法是一種很好的凈化方案，在90年代已經(jīng)工業(yè)化，在歐美的應(yīng)用比中國更廣泛。由于這種方法腐蝕性強，對設(shè)備有毒，十幾年前就有人用稀酸和氟化物去除石墨中的雜質(zhì)。日本、法國等國專利介紹，用氟化氫銨或氟化銨與含碳量為93%的石墨粉反應(yīng)，可將石墨的固定碳含量提高到99.95%。鑒于氫氟酸的巨大毒性，生產(chǎn)過程必須有嚴格的安全防護和廢水處理系統(tǒng)。