一种石墨提纯方法与流程
一种石墨提纯方法与流程
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种石墨提纯方法。
背景技术：
目前，隐晶质石墨的提纯很多还是借鉴天然鳞片石墨的提纯技术，常见的提纯方法包括：(1)浮选法；(2)碱酸两步法；(3)氢氟酸法；(4)氢氟酸-盐(硫)酸法等。浮选法成本最低，能耗和试剂消耗最少，但要获得含碳量95％以上的石墨很难；氢氟酸法和氢氟酸-盐(硫)酸法的除杂效率高，能耗也比较低，但由于氢氟酸的毒性大和强腐蚀性对环境造成污染而使该法的应用范围受到限制。碱酸法提纯在碱煅烧过程中需要高温烧结、能量消耗大、设备腐蚀严重、提纯工艺步骤长，对低品位隐晶质石墨提纯效果差。
因此很有必要提供一种隐晶质石墨的提纯方法，通过优化工艺条件，尽可能降低成本，降低能量损耗，提高效益。
技术实现要素：
一、要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种石墨提纯方法，以解决所述技术问题。二、技术方案
为解决所述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种石墨提纯方法，所述提纯方法包括如下步骤：
1)以隐晶质石墨含量为65～73％的低品位隐晶质石墨为原料，进行超细粉碎处理至矿样的粒径为45μm以下；
2)将经步骤1)超细粉碎处理后的隐晶质石墨置于反应釜中，加入氢氧化钠、偏硼酸钠和水，150～260℃下反应2～3h进行碱熔处理；
3)将经步骤2)碱熔后的隐晶质石墨进行酸浸，所述酸浸的过程为：将经步骤2)碱熔后的隐晶质石墨水洗至pH为7.5～7.8，一次加酸，搅匀后静置沉降1～1.5h，其中，所述酸的体积浓度为2～5％，抽出上层液体后二次加酸，所述酸为稀硫酸，将酸浸后的矿物水洗至中性，过滤、烘干后得到高品位隐晶质石墨。
步骤2)中，所述氢氧化钠与所述超细粉碎处理后的隐晶质石墨的质量比为(0.8:1)～(1.6:1)；所述偏硼酸钠与所述超细粉碎处理后的隐晶质石墨的质量比为(0.05:1)～(0.1:1)。
步骤2)中，所述水与所述超细粉碎处理后的隐晶质石墨的质量比为(3.5:1)～(1:1)。
三、有益效果
本发明相比较于现有技术，具有如下有益效果：
(1)本发明的隐晶质石墨的提纯方法，以隐晶质石墨含量为65～73％的低品位隐晶质石墨为原料，通过超细粉碎-反应釜碱熔-酸浸工艺，获得隐晶质石墨含量大于等于99.0％的高品位隐晶质石墨，使得隐晶质石墨的应用更广阔。
(2)本发明的隐晶质石墨的提纯方法，通过超细粉碎-反应釜碱熔-酸浸工艺，工艺简单，各工艺之间相互关联，超细粉碎后使得原矿中的脉石矿物和隐晶质石墨得到充分的解离，便于后续碱熔时脉石矿物与碱充分发生反应，再经酸洗后，得到高品位隐晶质石墨，本发明的提纯方法成本低，相对于传统需要600℃以上的高温焙烧，本发明的反应釜中的温度为150～260℃，能耗低，对低品位的隐晶质石墨提纯效果好。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作详细描述。
一种石墨提纯方法，为以下步骤：
1)以隐晶质石墨含量为65～73％的低品位隐晶质石墨为原料，进行超细粉碎处理至矿样的粒径为45μm以下；
2)将经步骤1)超细粉碎处理后的隐晶质石墨置于反应釜中，加入碱、助溶剂和水，150～260℃下反应2～3h进行碱熔处理；所述碱为氢氧化钠，所述助溶剂为偏硼酸钠。
3)将经步骤2)碱熔后的隐晶质石墨进行酸浸，所述酸浸的过程为：将经步骤2)碱熔后的隐晶质石墨水洗至pH为7.5～7.8，一次加酸，搅匀后静置沉降1～1.5h，其中，所述酸的体积浓度为2～5％，抽出上层液体后二次加酸，所述酸为稀硫酸，将酸浸后的矿物水洗至中性，过滤、烘干后得到高品位隐晶质石墨。
所述步骤2)中，所述氢氧化钠与所述超细粉碎处理后的隐晶质石墨的质量比为(0.8:1)～(1.6:1)；所述偏硼酸钠与所述超细粉碎处理后的隐晶质石墨的质量比为(0.05:1)～(0.1:1)；所述水与所述超细粉碎处理后的隐晶质石墨的质量比为(3.5:1)～(1:1)。
所述低品位隐晶质石墨选自湖南郴州低品位隐晶质石墨；
所述高品位隐晶质石墨为隐晶质石墨含量为99％以上。
实施例1
本实施例以隐晶质石墨含量为72.83％的湖南郴州隐晶质石墨为原料，称取湖南郴州隐晶质石墨20g，将其超细粉碎至45μm，使得原矿中的脉石和隐晶质石墨得到一定的解离；然后用氢氧化钠16g，加水60mL，加助熔剂偏硼酸钠1g，在反应釜中180℃反应2h；将碱熔后的产物水洗至pH为7.5～7.8，加入500mL体积浓度为2％的稀硫酸，搅匀后静置沉降1h，抽出上层液体，再加250mL体积浓度为2％的稀硫酸，将酸洗后的矿样水洗至中性、过滤、烘干，得到14.35g品位为99.21％的产品。
实施例2
本实施例以隐晶质石墨含量为68.34％的湖南郴州隐晶质石墨为原料，称取湖南郴州隐晶质石墨10g，将其超细粉碎至40μm，使得原矿中的脉石和隐晶质石墨得到一定的解离；然后用氢氧化钠10g，加水20mL，加助熔剂偏硼酸钠0.8g，在反应釜中180℃反应3h；将碱熔后的产物水洗至pH为7.5～7.8，加入200mL体积浓度为3％的稀硫酸，搅匀后静置沉降1h，抽出上层液体，再加100mL体积浓度为3％的稀硫酸，将酸洗后的矿样水洗至中性、过滤、烘干，得到6.89g品位为99.85％的产品。
实施例3
本实施例以隐晶质石墨含量为65.25％的湖南郴州隐晶质石墨为原料，称取湖南郴州隐晶质石墨25g，将其超细粉碎至38μm，使得原矿中的脉石和隐晶质石墨得到一定的解离；然后用氢氧化钠35g，加水40mL，加助熔剂偏硼酸锂2g，在反应釜中210℃反应3h；将碱熔后的产物水洗至pH为7.5～7.8，加入500mL体积浓度为5％的稀硫酸，搅匀后静置沉降1h，抽出上层液体，再加250mL体积浓度为5％的稀硫酸，将酸洗后的矿样水洗至中性、过滤、烘干，得到15.87g品位为99.74％的产品。
对比例1
本对比例以隐晶质石墨含量为92.42％的湖南郴州隐晶质石墨为原料，称取湖南郴州隐晶质石墨15g，将其超细粉碎至45μm，使得原矿中的脉石和隐晶质石墨得到一定的解离；然后用氢氧化钠15g，加水27mL，加助熔剂偏硼酸钠1g，在马弗炉中700℃反应2h；将碱熔后的产物水洗至pH为7.5～7.8，加入400mL体积浓度为4％的稀硫酸，搅匀后静置沉降1h，抽出上层液体，再加200mL体积浓度为4％的稀硫酸，将酸洗后的矿样水洗至中性、过滤、烘干，得到13.34g品位为99.93％的产品。
同样为了得到隐晶质石墨含量为99％以上高品位的隐晶质石墨，本对比例的在马弗炉中进行提纯的方法中，其原料隐晶质石墨含量为90％以上，并且在马弗炉中的温度要在700℃；相对于本发明的在反应釜中进行的提纯方法，本发明的原料隐晶质石墨含量在65％～73％的隐晶质石墨，并且在反应斧中的温度100～300℃即可，因此，本对比例的提纯方法对原料要求比本发明的要高，且能耗也要高得多。
对比例2
将磨矿细度为20μm、品位85.20％的隐晶质石墨原矿作为浮选入料，将其加水配制成质量百分比浓度10％的矿浆，进行一段高紊流调浆，调浆时间10min；完成一段调浆的矿浆进行二段调浆，并加水稀释至质量百分比浓度为5％，然后在矿浆中依次加入碳酸钠调整矿浆pH值为8.5，分散剂硅酸钠2kg/t，捕收剂煤油15kg/t，起泡剂仲辛醇500g/t，调浆时间1min。完成两段调浆的矿浆给入粗选设备进行分选，粗选的精矿再进行1次精选作业，精选过程不添加药剂，粗选的尾矿与精选尾矿共同作为最终尾矿。最终可获得品位95.46％、产率84.21％的石墨精矿。
本对比例的常规的提纯方法，没有超细粉碎及反应釜碱熔、酸浸的工序，同样对原料的隐晶质石墨的品位要求比较高，要在85％以上，并且，得到的最终产品隐晶质石墨的品位也比本发明的要低。
综上所述，本发明的隐晶质石墨的提纯方法，通过超细粉碎-反应釜碱熔-酸浸工艺，工艺简单，各工艺之间相互关联，超细粉碎后使得原矿中的脉石矿物和隐晶质石墨得到充分的解离，便于后续碱熔时脉石矿物与碱充分发生反应，再经酸洗后，得到高品位隐晶质石墨，本发明的提纯方法成本低，对原料隐晶质石墨的品位要求低，原料中隐晶质石墨的含量在65～73％时，经过提纯后得到的最终产品就能获得含量99％以上的隐晶质石墨，相对于传统需要600℃以上的高温焙烧，本发明的反应釜中的温度为150～260℃，能耗低，对低品位的隐晶质石墨提纯效果好。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。
技术特征：
1.一种石墨提纯方法，其特征在于，所述提纯方法包括如下步骤：
1)以隐晶质石墨含量为65～73％的低品位隐晶质石墨为原料，进行超细粉碎处理至矿样的粒径为45μm以下；
2)将经步骤1)超细粉碎处理后的隐晶质石墨置于反应釜中，加入氢氧化钠、偏硼酸钠和水，150～260℃下反应2～3h进行碱熔处理；
3)将经步骤2)碱熔后的隐晶质石墨进行酸浸，所述酸浸的过程为：将经步骤2)碱熔后的隐晶质石墨水洗至pH为7.5～7.8，一次加酸，搅匀后静置沉降1～1.5h，其中，所述酸的体积浓度为2～5％，抽出上层液体后二次加酸，所述酸为稀硫酸，将酸浸后的矿物水洗至中性，过滤、烘干后得到高品位隐晶质石墨。
2.根据权利要求1所述的石墨提纯方法，其特征在于，步骤2)中，所述氢氧化钠与所述超细粉碎处理后的隐晶质石墨的质量比为(0.8:1)～(1.6:1)；所述偏硼酸钠与所述超细粉碎处理后的隐晶质石墨的质量比为(0.05:1)～(0.1:1)。
3.根据权利要求1所述的石墨提纯方法，其特征在于，步骤2)中，所述水与所述超细粉碎处理后的隐晶质石墨的质量比为(3.5:1)～(1:1)。
技术总结
本发明公开了一种石墨提纯方法，所述提纯方法包括如下步骤：1)以隐晶质石墨含量为65～73％的低品位隐晶质石墨为原料，进行超细粉碎处理至矿样的粒径为45μm以下；2)将经步骤1)超细粉碎处理后的隐晶质石墨置于反应釜中，加入氢氧化钠、偏硼酸钠和水，150～260℃下反应2～3h进行碱熔处理；3)将经步骤2)碱熔后的隐晶质石墨进行酸浸，所述酸浸的过程为：将经步骤2)碱熔后的隐晶质石墨水洗至pH为7.5～7.8，一次加酸，搅匀后静置沉降1～1.5h，所述酸的体积浓度为2～5％。本发明以隐晶质石墨含量为65～73％的低品位隐晶质石墨为原料，通过超细粉碎‑反应釜碱熔‑酸浸工艺，获得隐晶质石墨含量大于等于99.0％的高品位隐晶质石墨，使得隐晶质石墨的应用更广阔。