天然微晶石墨的提纯方法
【专利摘要】本发明提出了一种天然微晶石墨的提纯方法，该方法包括以下步骤：以天然微晶石墨为原料，质量浓度为20％～50％烧碱溶液混合研磨后在350～700℃下焙烧，同时充分搅拌溶液反应，粉碎加水磨成细浆，然后将溶液和石墨分离，洗涤后沉淀，最后经过滤、烘干，制得碱洗石墨；再将碱洗石墨、可溶性氟盐和硝酸一起加入反应容器中，加热，同时进行搅拌、浸渍反应，然后将溶液和石墨分离，制得含酸石墨；将含酸石墨洗涤、沉淀，最后经过滤、烘干，制得含碳量在99.90％以上石墨。该提纯方法环境污染小，而且提纯效率高。
【专利说明】天然微晶石墨的提纯方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天然石墨提纯方法，尤其是对天然微晶石墨为原料进行提纯且对环境污染小的方法。
【背景技术】
[0002]微晶石墨是许多工业生产中重要的原材料和添加剂，也被广泛认为是工业味精。微晶石墨在亚洲、美洲、欧洲等一些国家和地区都有储藏，而我国是亚洲乃至世界现已探明最大的微晶石墨储藏地，经反复勘探的储量大于3400万吨。近年来，随着电子信息工业、核工业、国防工业及汽车工业的飞速发展，石墨市场也发生了巨大变化。首先，市场对“量”的需求加大，其次是对石墨“质”的要求提高，市场需求推动了石墨价位大幅上扬。石墨是重要的战略资源，在经济社会发展中占有十分重要的地位。随着高端技术的发展，石墨的深度开发应用要求向高纯度、高细度发展，这已成为石墨业界不争的共识。
[0003]前期对石墨提纯主要集中在天然鳞片石墨，对微晶石墨的提纯研宄相对较少，同时微晶石墨的提纯技术难度较大，也是制约其应用范围的主要原因之一，目前微晶石墨的提纯很多还是借鉴天然鳞片石墨的技术，常见的提纯方法包括(I)浮选法；(2)碱酸两步法；(3)氢氟酸法；(4)氢氟酸-盐(硫)酸法等。其中，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。现有报道的碱酸两步法提纯的石墨的含碳量很难达到99.90%以上，即使将熔融温度提高至800度，含碳量最多也只能提高到99.80%。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有碱酸法提纯石墨技术存在的缺陷，提供一种环境污染小，而且提纯效率高的天然微晶石墨的提纯方法。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:
[0006]一种天然微晶石墨的提纯方法，包括以下步骤:
[0007]I)以天然微晶石墨为原料，质量浓度为20%?50%烧碱溶液混合研磨后在350?700°C下焙烧，同时充分搅拌溶液反应，粉碎加水磨成细浆，然后将溶液和石墨分离，洗涤后沉淀，最后经过滤、烘干，制得碱洗石墨；
[0008]2)再将碱洗石墨、可溶性氟盐和硝酸一起加入反应容器中，加热，同时进行搅拌、浸渍反应，然后将溶液和石墨分离，制得含酸石墨；
[0009]3)将含酸石墨洗涤、沉淀，最后经过滤、烘干，制得成品石墨。
[0010]进一步，作为原料的天然微晶石墨的固定碳含量为8O %?85 %，粒径为0.044mm ?0.150mm。
[0011]进一步，作为原料的天然微晶石墨、烧碱溶液的质量比为100:6?10。
[0012]进一步，步骤I)中烧碱溶液的质量浓度为25?35%，焙烧温度为400?500°C。
[0013]进一步，所述可溶性氟盐为氟化钠、氟化氨或二氟氢氨。
[0014]进一步，步骤2)的硝酸质量浓度为55?65%。
[0015]进一步，步骤2)加热到60?90°C时，同时进行搅拌、浸渍反应2?6小时，然后将溶液和石墨分离，制得含酸石墨；步骤3)含酸石墨用水洗涤至洗涤液pH值在6?7时，进行沉淀，最后经过滤、烘干，制得成品石墨。
[0016]本发明在酸洗过程中，采用可溶性氟盐和硝酸与碱洗石墨一起反应，能够除去了一般采用盐酸、硫酸或者盐酸-硝酸难以除去的杂质，使得提纯得到的石墨含碳量达到99.90%以上。进一步，可溶性氟盐可选用氟化钠、氟化氨或二氟氢氨等含氟的无机盐，这样可以降低对环境的污染程度。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018]将10g固定碳含量80%、粒径为0.044mm的微晶石墨、1g质量浓度为25%烧碱溶液混合研磨后，在400°C下焙烧，然后粉碎加入碱融物料2倍重量的水磨成细浆，然后将溶液和石墨分离，水洗样品至洗涤溶液PH值为8时沉淀；过滤，随后放于恒温鼓风干燥箱烘干2小时。将碱溶样品烘干后称取20g，40ml 65%硝酸和15g氟化氨一起加入反应容器，在温度为90°C反应2小时，反应后溶液和石墨分离，水洗石墨至洗涤溶液pH值为7时沉淀；过滤，又重新放于干燥箱中烘干2小时，获得含碳量99.93%的石墨粉。
[0019]实施例2
[0020]将10g固定碳含量80%、粒径为0.150mm的微晶石墨、6g质量浓度为20%烧碱溶液混合研磨后，在350°C下焙烧，然后粉碎加入碱融物料2.5倍重量的水磨成细浆，然后将溶液和石墨分离，水洗样品至洗涤溶液PH值为7时沉淀；过滤，随后放于恒温鼓风干燥箱烘干2小时。将碱溶样品烘干后称取20g，45ml 60%硝酸和20g氟化钠一起加入反应容器，在温度为70°C反应3小时，反应后溶液和石墨分离，水洗石墨至洗涤溶液pH值为7时沉淀；过滤，又重新放于干燥箱中烘干2小时，获得含碳量99.91%的石墨粉。
[0021]实施例3
[0022]将10g固定碳含量85%、粒径为0.120mm的微晶石墨、8g质量浓度为35%烧碱溶液混合研磨后，在700°C下焙烧，然后粉碎加入碱融物料2.5倍重量的水磨成细浆，然后将溶液和石墨分离，水洗样品至洗涤溶液PH值为8时沉淀；过滤，随后放于恒温鼓风干燥箱烘干2小时。将碱溶样品烘干后称取20g，50ml 60%硝酸和16g 二氟氢氨一起加入反应容器，在温度为80°C反应4小时，反应后溶液和石墨分离，水洗石墨至洗涤溶液pH值为7时沉淀；过滤，又重新放于干燥箱中烘干2小时，获得含碳量99.94%的石墨粉。
[0023]实施例4
[0024]将10g固定碳含量85%、粒径为0.066mm的微晶石墨、8g质量浓度为50%烧碱溶液混合研磨后，在500°C下焙烧，然后粉碎加入碱融物料2.5倍重量的水磨成细浆，然后将溶液和石墨分离，水洗样品至洗涤溶液PH值为8时沉淀；过滤，随后放于恒温鼓风干燥箱烘干2小时。将碱溶样品烘干后称取20g，50ml 55%硝酸和20g氟化钠一起加入反应容器，在温度为60°C反应6小时，反应后溶液和石墨分离，水洗石墨至洗涤溶液pH值为6时沉淀；过滤，又重新放于干燥箱中烘干2小时，获得含碳量99.92%的石墨粉。
[0025]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种天然微晶石墨的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)以天然微晶石墨为原料，质量浓度为20%?50%烧碱溶液混合研磨后在350?700°C下焙烧，同时充分搅拌溶液反应，粉碎加水磨成细浆，然后将溶液和石墨分离，洗涤后沉淀，最后经过滤、烘干，制得碱洗石墨； 2)再将碱洗石墨、可溶性氟盐和硝酸一起加入反应容器中，加热，同时进行搅拌、浸渍反应，然后将溶液和石墨分离，制得含酸石墨； 3)将含酸石墨洗涤、沉淀，最后经过滤、烘干，制得成品石墨。
2.根据权利要求1所述的天然微晶石墨的提纯方法，其特征在于，作为原料的天然微晶石墨的固定碳含量为80%?85%，粒径为0.044mm?0.150mm。
3.根据权利要求1所述的天然微晶石墨的提纯方法，其特征在于，作为原料的天然微晶石墨、烧碱溶液的质量比为100:6?10。
4.根据权利要求1所述的天然微晶石墨的提纯方法，其特征在于，步骤I)中烧碱溶液的质量浓度为25?35%，焙烧温度为400?500 °C。
5.根据权利要求1所述的天然微晶石墨的提纯方法，其特征在于，所述可溶性氟盐为氟化钠、氟化氨或二氟氢氨。
6.根据权利要求1所述的天然微晶石墨的提纯方法，其特征在于，步骤2)的硝酸质量浓度为55?65%。
7.根据权利要求1或5所述的天然微晶石墨的提纯方法，其特征在于，步骤2)加热到60?90°C时，同时进行搅拌、浸渍反应2?6小时，然后将溶液和石墨分离，制得含酸石墨；步骤3)含酸石墨用水洗涤至洗涤液pH值在6?7时，进行沉淀，最后经过滤、烘干，制得成品石墨。
【文档编号】C01B31/04GK104495803SQ201410705623
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】林前锋 申请人:林前锋