專業(yè)導(dǎo)熱石墨片生產(chǎn)廠家介紹石墨提純方法
導(dǎo)熱石墨片需要石墨作為原料進(jìn)行二次加工后才能得到成品。由于石墨材料本身不易被水浸潤,因此具有良好的可浮性,容易與雜質(zhì)礦物分離,在我國基本上都是采用浮選方法對石墨進(jìn)行提純制備??缭诫娮幼鳛閷I(yè)導(dǎo)熱石墨墊片生產(chǎn)廠家今天給大家普及一下石墨的提純制備方法。
導(dǎo)熱石墨片使用的石墨提純主要有化學(xué)提純和物理提純兩種方法。
一、物理提純:
(1)導(dǎo)熱石墨片石墨原料浮選法
石墨原礦的浮選一般先使用正浮選法,然后再對正浮選精礦進(jìn)行反浮選。采用浮選法就能得到品位較高的石墨精礦。浮選石墨精礦品位通常可達(dá)80%~90%,采用多段磨選,純度可達(dá)98%左右。
使用浮選法提純的石墨精礦,品位只能達(dá)到一定的范圍,因?yàn)椴糠蛛s質(zhì)呈極細(xì)粒狀浸染在石墨鱗片中,即使細(xì)磨也不能完全單體解離,所以采用物理選礦方法難以徹底除去這部分雜質(zhì),一般只作為石墨提純的第一步,進(jìn)一步提純石墨的方法通常有化學(xué)法或高溫法。
浮選晶質(zhì)石墨常用捕收劑為煤油、柴油、重油、磺酸酯、硫酸酯、酚類和羧酸酯等,常用起泡劑為2#油、4#油、松醇油、醚醇和丁醚油等,調(diào)整劑為石灰和碳酸鈉,抑制劑為水玻璃和石灰。浮選隱晶質(zhì)石墨的常用捕收劑是煤焦油,常用起泡劑是樟油和松油,常用調(diào)整劑是碳酸鈉,常用抑制劑是水玻璃和氟硅酸鈉。
(2)導(dǎo)熱石墨片石墨原料高溫提純法
石墨是目前自然界中熔沸點(diǎn)最高的物質(zhì)之一,其熔點(diǎn)可達(dá)到3850±50℃,沸點(diǎn)為4500℃,而硅酸鹽礦物的沸點(diǎn)都在2750℃(石英沸點(diǎn))以下,石墨的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于所含雜質(zhì)硅酸鹽的沸點(diǎn)。進(jìn)行高溫處理分離的石墨純度更高。
提純過程:將石墨粉直接裝入石墨坩堝,在 通入惰性氣體和氟利昂保護(hù)氣體的純化爐中加熱到 2300~3000℃,保持一段時(shí)間,石墨中的雜質(zhì)會溢出,從而實(shí)現(xiàn)石墨的提純。高溫法一般采用經(jīng)浮選或化學(xué)法提純過的含碳99%以上的高碳石墨作為原材 料,可將石墨提純到99.99%,如通過進(jìn)一步改善工藝條件,提高坩鍋質(zhì)量,純度可達(dá)到99.995%以上。
高溫提純法能夠生產(chǎn)99.99%以上的超高純石墨,但要求原料的固定碳要在99%以上。再加上設(shè)備投資巨大,電爐加熱技術(shù)要求嚴(yán)格,需隔絕空氣,否則石墨在熱空氣 中升溫到450℃時(shí)就開始被氧化,溫度越高,所以其生產(chǎn)技巧要求極高,生產(chǎn)規(guī)模小,容易造成石墨的損耗。只有對石墨質(zhì)量要求非常高的特殊行業(yè)(如國防、航天等)才會采用高溫提純法生產(chǎn)高純石墨原料。
二、化學(xué)提純:
(1)導(dǎo)熱石墨片石墨原料堿酸法
堿酸法是石墨化學(xué)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NaOH-HCl,NaOH-H2SO4,NaOH-HCl-HNO3等體系。其中NaOH-HCl法最常見。
提純過程:將 NaOH與石墨按照一定的比例混合均勻后再進(jìn)行煅燒,在500~700℃ 的高溫下石墨中的雜質(zhì)。如:硅酸鹽、硅鋁酸鹽、石英等成分與氫氧化鈉相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成可溶性的硅酸鈉或酸溶性的硅鋁酸鈉,然后用水洗將其除去以達(dá)到脫硅的目的。
另一部分雜質(zhì)如金屬的氧化物等,經(jīng)過堿熔后仍保留在石墨中,將脫硅后的產(chǎn)物用酸浸出,使其中的金屬氧化物轉(zhuǎn)化為可溶性的金屬化合物,而石墨中的碳酸鹽 等雜質(zhì)以及堿浸過程中形成的酸溶性化合物與酸反應(yīng)后進(jìn)入液相,再通過過濾、洗滌實(shí)現(xiàn)與石墨的分離。而石墨的化學(xué)惰性大,穩(wěn)定性好,它不溶于有機(jī)溶劑和無機(jī) 溶劑,不與堿液反應(yīng);除硝酸、濃硫酸等強(qiáng)氧化性的酸外,它與許多酸都不起反應(yīng),特別是能耐氫氟酸;在6000℃以下,不與水和水蒸汽反應(yīng)。因此,石墨在提 純過程中性質(zhì)保持不變。堿酸法提純石墨的過程可分為堿熔和酸解兩個(gè)過程。堿熔過程的主要化學(xué)反應(yīng)如:
在合適的溫度下,Na2O·mSiO2可形成低m值可溶于水的硅酸鈉,反應(yīng)物用水洗滌就可達(dá)提純之目的。堿類物質(zhì)與鹽酸發(fā)生酸解反應(yīng),反應(yīng)如下:
堿酸法提純后的石墨含碳量可達(dá)99%以上,具有一次性投資少、產(chǎn)品品位較高、工藝適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。而且還具有設(shè)備常規(guī)、通用性強(qiáng)(除石墨外,許多非金屬礦的提純都可 以采用堿酸法)等優(yōu)點(diǎn),堿酸法是現(xiàn)今在我國應(yīng)用最廣泛的方法;其缺點(diǎn)則是能量消耗大、反應(yīng)時(shí)間長、石墨流失量大以及廢水污染嚴(yán)重。
(2)導(dǎo)熱石墨片石墨原料氫氟酸法
提純過程:氫氟酸法提純時(shí)把石墨與一定比例的氫氟酸在預(yù)熱后一起加入到帶攪拌器的反應(yīng)器中,待充分潤濕后計(jì)時(shí)攪拌,反應(yīng)器溫度由恒溫器控制,到達(dá)指定時(shí)間后及時(shí)脫除多余的酸液,濾液循環(huán)使用,濾餅經(jīng)熱水沖洗至中性后脫水烘干即得產(chǎn)品。任何硅酸鹽都可以被氫氟酸溶解,這使氫氟酸成為處理石墨中難溶礦物的特效試劑。它利用石墨中的雜質(zhì)和氫氟酸反應(yīng)生成溶于水的氟化物及揮發(fā)物而達(dá)到提純的目的。主要化學(xué)反應(yīng)如下:
氫氟酸與CaO,MgO,F(xiàn)e2O3等反應(yīng)會得到沉淀。其反應(yīng)如下:
為解決上述沉淀問題,在氫氟酸中加入少量的氟硅酸、稀鹽酸、硝酸或硫酸等,可以除去Ca,Mg,F(xiàn)e等雜質(zhì)元素的干擾。當(dāng)有氟硅酸存在時(shí),其反應(yīng)如下:
氫氟酸法最主要的優(yōu)點(diǎn)是除雜效率高,所得產(chǎn)品的品位高、對石墨產(chǎn)品的性能影響小、能耗低。缺點(diǎn)是氟氫酸有劇毒和強(qiáng)腐蝕性,生產(chǎn)過程中必須有嚴(yán)格的安全防護(hù)措施,對于設(shè) 備的嚴(yán)格要求也導(dǎo)致成本的升高,另外氫氟酸法產(chǎn)生的廢水毒性和腐蝕性都很強(qiáng),需要嚴(yán)格處理后才能排放,環(huán)保投入也使氫氟酸法成本低的優(yōu)點(diǎn)大打折扣。
每種提純石墨方法中都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn),但是堿酸法因生產(chǎn)工藝簡單、制備成本較低、不產(chǎn)生有毒有害廢棄物、常規(guī)廢液較易處理等特點(diǎn)而被更多人所選擇。堿酸法目前還需解決的制備瓶頸在于縮短焙燒和浸礦時(shí)間、改善提純效果、妥善解決廢水處理等問題。跨越電子專業(yè)導(dǎo)熱石墨片生產(chǎn)廠家:www.coyomo.com
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