專利名稱：液相法提純天然石墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于液相法提純天然石墨的工藝方法。
在一些特殊行業(yè)中，如原子能工業(yè)、汽車工業(yè)、航天技術(shù)、冶金等工業(yè)必須使用碳含量為99%的高碳石墨。天然石墨(指經(jīng)選礦后的石墨)碳含量可以達(dá)到85%，遠(yuǎn)不能滿足使用高碳石墨行業(yè)的要求。為此，必須對(duì)天然石墨進(jìn)行提純。
公開特許公報(bào)昭57-95077介紹了一種提純方法。該方法將石墨粉末在強(qiáng)堿溶液中加熱，焙燒、干燥以去除雜質(zhì)。但該方法首先要將天然石墨加工為碳含量95%的中碳石墨，其次石墨粒度要求小于200目，這樣勢必要粉碎細(xì)磨，並且細(xì)粉末將增加過濾洗滌的困難，其三該方法僅能去除Sb、As、Mo、Fe、Cu、Ni等金屬雜質(zhì)，仍達(dá)不到高碳石墨的要求。另外，該方法使用了KOH，成本也相應(yīng)提高。
針對(duì)上述工藝的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種提純工藝，直接使用-100目～+32目的大粒度、低碳(85%)天然石墨，經(jīng)過常壓堿解、水洗、酸解等工序，使最終產(chǎn)品成為高碳級(jí)石墨。
本發(fā)明是將天然石墨在攪拌下加入強(qiáng)堿溶液中，升溫?cái)嚢璺磻?yīng)，經(jīng)過過濾，濾液補(bǔ)加堿循環(huán)使用，濾餅水洗后加酸反應(yīng)，然后再經(jīng)過濾、洗滌、干燥、得到99%的高碳級(jí)石墨。
堿解是本發(fā)明的重要工序。本發(fā)明使用苛性鈉溶液，考慮到直接使用低碳天然石墨加工粒度范圍大-100目～+32目，因此選用了較高的堿濃度，其取值范圍在50～70%為佳。堿解溫度將影響堿解速度，本發(fā)明認(rèn)為反應(yīng)溫度在180～200℃為宜，再高的堿解溫度，雖然也能再加快堿解速度，但不明顯。充分的攪拌，增大了石墨顆粒與堿液的接觸面，對(duì)堿解是極為有利的。堿解時(shí)間一般控制在2～4小時(shí)。
過濾洗滌，濾餅須洗至中性，以保證除去經(jīng)過堿解反應(yīng)轉(zhuǎn)為可溶性的雜質(zhì)。
中性濾餅加入稀鹽酸溶液中進(jìn)行酸解。鹽酸濃度在3～6%為宜，溫度70～90℃。攪拌反應(yīng)1～2小時(shí)。
本發(fā)明使用的天然石墨其粒度為-100目～+32目，碳含量85%，一步提純?yōu)?9%的高碳石墨，而不需再另行精精制即可用于象原子能工業(yè)那樣的要求高碳石墨的行業(yè)。本發(fā)明適于加工-100目～+32目的各類石墨。
實(shí)例1取興河石墨礦天然片狀石墨400克，樣品含碳85%，雜質(zhì)含量%(SiO2、8.82、Fe2O32.17、Al2O31.96、MgO1.05)加入固體NaOH480克，水320克，堿濃度60%反應(yīng)溫度180℃、時(shí)間4小時(shí)，出料后稀釋過濾回收堿350.2克，消耗堿129.8克，濾渣用水洗至中性后，加入到5%的鹽酸溶液中，鹽酸溶液量與濾渣量之比為3∶1在80℃下反應(yīng)1小時(shí)，過濾，用水洗至中性，過濾、干燥得產(chǎn)品333.2克，產(chǎn)品純度99.30%、碳回收率98%。
實(shí)例2取南墅石墨礦天然片狀石墨400克，樣品含碳85%，雜質(zhì)含量%(SiO25.53、Fe2O33.05、Al2O31.78、MgO1.93、CaO1.64)加入固體NaOH840克，水360克，堿濃度70%，反應(yīng)溫度180℃，時(shí)間2小時(shí)，出料后稀釋，過濾回收堿700克，消耗堿140克，濾渣用水洗至中性后加入到3%的鹽酸溶液中，鹽酸溶液量與濕濾渣之比為3∶1，在90℃下反應(yīng)2小時(shí)過濾，用水洗至中性過濾干燥得產(chǎn)品323克，產(chǎn)品純度99.40、碳回收率95%。
實(shí)例3取實(shí)例1中所用興河石墨樣品400克，加固體氫氧化鈉660克，水540克，堿濃度55%反應(yīng)溫度200℃，時(shí)間44小時(shí)，稀釋過濾回收堿525克，消耗堿135克，濾渣用水洗至中性，加入到6%的鹽酸溶液中，鹽酸溶液與濕渣比為3∶1，在70℃下反應(yīng)1小時(shí)過濾用水洗至中性，過濾、干燥得產(chǎn)品326.4克，純度為99.6，碳回收率為96%。
實(shí)例4取實(shí)例2中所用南墅石墨礦樣品400克，加固體NaOH600克，水600克，堿濃度為50%，在200℃下反應(yīng)2小時(shí)，稀釋過濾后回收堿463克，消耗堿137克，濾渣用水洗至中性后加入到3%的鹽酸溶液中，鹽酸溶液量與濕渣比為3∶1，在90℃下反應(yīng)2小時(shí)過濾，用水洗至中性過濾、干燥得產(chǎn)品324.7克，純度為99.80%，碳回收率95.50%。
權(quán)利要求
1.一種液相法提純石墨的工藝方法，是將石墨加入強(qiáng)堿溶液中反應(yīng)，然后過濾、洗滌、經(jīng)酸解、干燥，其特征是粒度為-100～+32目的、85%的低碳天然石墨，在攪拌下加入50～70%的NaOH溶液中，在180～200℃充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2～4小時(shí)，過濾，濾餅洗至中性后加入3～6%的鹽酸中，在70～90℃攪拌反應(yīng)1～2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于液相法提純天然石墨的工藝方法。本發(fā)明采用低溫、常壓、堿循環(huán)。加工-100目～+32目的含碳85％的天然石墨。過本發(fā)明提純后的低碳天然石墨，可達(dá)到99％以上的高碳石墨。經(jīng)本發(fā)明提純后的大粒度石墨，可用于原子能工業(yè)、汽車工業(yè)、航天技術(shù)、冶金等行業(yè)。
文檔編號(hào)C01B31/04GK1031512SQ87105509
公開日1989年3月8日 申請(qǐng)日期1987年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月10日
發(fā)明者林長山, 陳玉芝, 余建忠, 秦涵, 李德芹, 李統(tǒng)一 申請(qǐng)人:化學(xué)工業(yè)部天津化工研究院