[发明专利]一种天然石墨制备高纯石墨的方法

说明书

本发明公开了一种天然石墨制备高纯石墨的方法，包括以下步骤：(1)将天然晶质石墨精粉与离子型氟盐晶体混合均匀，然后升温加热、保温；(2)保温时间达到后，冷却，然后洗涤、除杂。该方法相比现有工艺而言，能耗低、更加绿色环保，更加简便、易行，在保障石墨纯度的同时具有更低的制造成本。

技术领域

本发明涉及高纯石墨制造领域，具体涉及一种天然石墨制备高纯石墨的方法。

背景技术

石墨是一种高能晶体碳材料，因其独特的结构和导电、导热、润滑、耐高温、化学性能稳定等特点，使其在高性能材料中具有较高应用价值，广泛应用于冶金、机械、环保、化工、耐火、电子、医药、军工和航空航天等领域，成为现代工业及高、新、尖技术发展必不可少的非金属材料，在国民经济发展中的地位越来越重要，国际业内专家预言：“20世纪是硅的世纪，21世纪将是碳的世纪”。我国天然石墨成形地质条件好、分布广泛、资源丰富、质量好，储量和产量都居世界首位，是我国优势矿产之一。

天然石墨根据其结晶程度不同，可分为晶质石墨(鳞片)和隐晶质石墨(土状)两类。晶质石墨矿石的特点是品位不高，固定碳含量一般不超过10％，局部特别富集地段可达20％或更多，但该类石墨矿石可选性好，浮选精矿品位可达85％以上，是自然界中可浮性最好的矿石之一。隐晶质石墨的品位较高，固定碳含量一般为60％-80％，最高可达95％，但是矿石可选性较差。随材料行业的发展，其纯度也变得越来越严苛，如科技部规定鳞片石墨纯度C≥99.9％，微晶石墨纯度C≥99％的石墨，同时具有一定粒径、粒度分布及粒子形状的石墨才是高纯石墨。依靠其优良的导电导热性，耐高温热震，抗腐蚀辐射特性，以及强度大、韧性好、自润滑和易于精密加工等特点，高纯石墨在化工、航天、冶金、电子和机械以及核能等领域得到了广泛应用。许多工业部门所用石墨必须是高纯的如原子反应堆的燃烧室元件，要求石墨灰分小于0.1％:其他如高导电石墨.超导石墨等都要求碳含量在99％以上。但是我国的石墨加工技术水平较低，产品多以原料和初级产品为主，产品的高杂质含量使其应用范围受限。这样，一方面国产石墨产品在国际市场价格低廉，造成大量石墨资源外流；另一方面本国市场需要的高纯超细石墨制品则多依赖进口。因此，针对高纯石墨制备工艺进行研究，具有现实意义。

天然石墨一般以石墨片岩、石墨片麻岩、含石墨的片岩及变质页岩等矿石出现。石墨的化学成分为碳(C)。天然产出的石墨很少是纯净的，石墨的化学成分为碳(C)。天然产出的石墨很少是纯净的，常含有杂质，包括SiO2，Al2O3，MgO，CaO，P2O5，CuO，V2O5，H2O，S，FeO以及H，N，CO2，CH4，NH3等。由于硅酸盐矿物浸染在石墨鱗片中，用机械方法难以进一步提纯。这就需要采用深加工精细提纯方法，例如化学提纯法，热力精炼法等进一步除去石墨精矿中的杂质。研究提纯石墨的方法，必须首先查清存在于石墨矿中的杂质组成。尽管各地的天然石墨所含杂质成分不完全相同，但大致成分却是相似的。这些杂质主要是钾、钠、镁、钙、铝等的硅酸盐矿物，石墨的提纯工艺，就是采取有效的手段除去这部分杂质。目前，国内外提纯石墨的方法主要有浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法、高温法等。其中碱酸法、氢氟酸法与氯化焙烧法属于化学提纯法，高温提纯法属于物理提纯法。具体方法如下：