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用價值,。廣泛應用于冶金、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、應時等,。,，與氫氧化鈉發(fā)生化學反應，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,。除硝酸、濃硫酸等強氧化性酸外,，不與許多酸反應,，尤其是氫氟酸,。在6000℃以下，不與水和蒸汽反應,。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，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,。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,，液體氫氟酸法應用廣泛,。它利用石墨中的雜質(zhì)與氫氟酸反應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熱,，加入帶攪拌器的反應器中。完全潤濕后,，反應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,，在歐美的應用比中國更廣泛,。由于這種方法腐蝕性強，對設備有毒,，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，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)。