高纯石墨棒的材料该怎么提纯？

石墨是一种高能结晶碳材料。由于其独特的结构、导电性、导热性、润滑性、耐高温性和稳定的化学性质，在高性能材料中具有很高的应用价值。广泛应用于冶金、机械、环保、化工、消防、电子、医药、军工、航空航天等领域。它已成为现代工业和高新技术发展不可缺少的非金属材料。在国民经济发展中，

边肖了解到，中国天然石墨形成地质条件好、分布广、资源丰富、质量好，储量和产量均居世界第一。它是中国的优势矿产之一。

    天然石墨按其结晶程度可分为结晶石墨(片状)和隐晶质石墨(粘土状)。结晶石墨矿的特点是品位低，固定碳含量一般小于10%，局部特殊富集区可达20%以上。但这种石墨矿可选性好，浮选精矿品位可达85%以上。它是自然界中可浮性好的矿石之一。隐晶质石墨品位高，固定碳含量一般为60% ~ 80%，Z和Z高达95%，但矿石可选性差。随着技术的不断发展，普通的高碳石墨产品已经不能满足各行各业的要求，因此有必要进一步提高石墨的纯度。但我国石墨加工技术水平较低，产品多为原料和初级产品。产品杂质含量高，限制了其应用范围。这样，一方面国内石墨产品在国际市场上价格低廉，导致大量石墨资源外流；另一方面，国内市场所需的高纯超细石墨制品大多依赖进口。因此，研究高纯石墨的制备技术具有重要的现实意义。

    研究提纯石墨的方法，首先要搞清楚石墨矿石中存在的杂质成分。虽然不同产地的天然石墨所含杂质不完全相同，但大致成分是相似的。这些杂质主要是钾、钠、镁、钙和铝等硅酸盐矿物。石墨的提纯工艺就是采取有效措施去除这些杂质。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、氯化焙烧法属于化学提纯法，高温提纯法属于物理提纯法。下面将详细介绍石墨片的小编:

1.碱酸法

    碱法是石墨化学提纯的主要方法，也是目前比较成熟的工艺方法。该方法包括氢氧化钠-盐酸、氢氧化钠-硫酸、氢氧化钠-盐酸-硝酸等体系。其中常用的是NaOH-HCl法Z。碱法提纯石墨的原理是将NaOH和石墨按一定比例混合均匀，煅烧。在500～700 e的高温下，石墨中的杂质，如硅酸盐、铝硅酸盐、应时等。，与氢氧化钠发生化学反应，生成可溶性硅酸钠或酸溶性铝硅酸钠，然后用水除去，达到脱硅的目的。其他杂质，如金属氧化物，在碱熔后仍留在石墨中。脱硅产物用酸浸出，使其中的金属氧化物转化为可溶性金属化合物。石墨中的碳酸盐等杂质和碱浸过程中形成的酸溶性化合物与酸反应进入液相，然后通过过滤和洗涤与石墨分离。然而，石墨是化学惰性和稳定的。不溶于有机和无机溶剂，不与碱性溶液反应。除硝酸、浓硫酸等强氧化性酸外，不与许多酸反应，尤其是氢氟酸。在6000℃以下，不与水和蒸汽反应。因此，石墨的性质在提纯过程中保持不变。

2.氯化焙烧法

    焙烧法是将石墨粉与一定量的还原剂混合，在一定温度和特定气氛下焙烧，然后通入氯气进行化学反应，使物料中的有价金属转化为气态或凝聚相的氯化物和低熔点的络合物而逸出，从而与其他组分分离，达到提纯石墨的目的。石墨中的杂质可以分解成简单的氧化物，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等。高温加热后在还原剂的作用下。这些氧化物的熔点较高，而它们的氯化物或与其他三价金属氯化物形成的金属络合物(如CaFeCl4、NaAlCl4、KMgCl3等)的熔点较低。这些氯化物的蒸发提高了石墨的纯度。以气态形式排出的金属络合物，由于温度的降低，很快会变成凝聚相，可以用来处理逸出的废气。

    焙烧法具有节能、净化效率高(> 98%)和回收率高的优点。氯气的毒性、严重的腐蚀性和对环境的严重污染，在一定程度上限制了氯化焙烧工艺的推广应用。当然，这种工艺很难生产出纯度极高的石墨，工艺系统也不够稳定，这也影响了氯化法在实际生产中的应用。这种方法需要进一步改进。

3.高温提纯法

    石墨是自然界中熔点Z较高的物质之一，熔点为3850±50℃，沸点为4500℃，而硅酸盐矿物的沸点都在2750℃(应时沸点)以下，石墨的沸点远高于杂质硅酸盐的沸点。这一特性是高温法提纯石墨的理论基础。将石墨粉直接放入石墨坩埚中，在有惰性气体和氟利昂保护气体的提纯炉中加热到2300~3000℃，并保持一段时间，石墨中的杂质就会溢出，从而实现石墨的提纯。一般以经过浮选或化学方法提纯的含碳99%以上的高碳石墨为原料，采用高温法，可将石墨提纯至99.99%。如果进一步改善工艺条件，提高坩埚质量，纯度可达99.99%以上。高温法可以生产99.99%以上的超高纯石墨，但要求原料的固定碳在99%以上。而且设备昂贵，投资巨大，生产规模有限。电炉加热工艺要求严格，需要与空气隔绝。否则，当温度在热空气中上升到450℃时，石墨将被氧化。温度越高，石墨的损失越大。只有对石墨质量要求高的特殊行业(如国防、航空航天等。)采用高温法小批量生产高纯石墨。

4.集卵法

    浮选是提纯矿物的常用方法。由于石墨表面不易被水润湿，所以具有良好的可浮性，可以很容易地与杂质矿物分离。在中国，浮选基本上用于石墨的精选。石墨原矿的浮选一般采用先正浮选，再正浮选精矿反浮选的方法。浮选可以获得高品位的石墨精矿。石墨精矿品位通常可达80% ~ 90%，经多级磨矿，纯度可达98%左右。结晶石墨浮选常用的捕收剂有煤油、柴油、重油、磺酸盐、硫酸盐、苯酚、羧酸盐，常用的起泡剂有2#油、4#油、松油醇油、醚醇、丁醚油等。，调节剂是石灰和碳酸钠，抑制剂是水玻璃和石灰。隐晶质石墨浮选常用煤焦油作捕收剂，樟脑油和松油作起泡剂，碳酸钠作调整剂，硅酸钠和氟硅酸钠作抑制剂。浮选提纯的石墨精矿品位只能达到一定范围。由于有些杂质以极细的颗粒弥散在石墨鳞片中，即使细磨也无法完全解离，所以物理选矿很难完全去除这些杂质，物理选矿一般只是石墨提纯的第一步。化学方法或高温方法通常用于进一步提纯石墨。

5.氢氟酸法

    任何硅酸盐都能被氢氟酸溶解，这使得氢氟酸成为处理石墨中不溶性矿物的特殊试剂。石墨的边肖了解到，从1979年开始，国内外发展了气态氟化氢、液态氢氟酸体系和氟化铵体系的提纯方法。其中，液体氢氟酸法应用广泛。它利用石墨中的杂质与氢氟酸反应生成氟化物和易溶于水的挥发物，达到净化的目的。用氢氟酸法提纯时，将石墨和一定比例的氢氟酸预热，加入带搅拌器的反应器中。完全润湿后，反应器温度由恒温器控制。达到规定时间后，及时除去多余的酸，滤液回收，滤饼用热水洗涤至中性，然后脱水干燥，得到产品。氢氟酸法是一种很好的净化方案，在90年代已经工业化，在欧美的应用比中国更广泛。由于这种方法腐蚀性强，对设备有毒，十几年前就有人用稀酸和氟化物去除石墨中的杂质。日本、法国等国专利介绍，用氟化氢铵或氟化铵与含碳量为93%的石墨粉反应，可将石墨的固定碳含量提高到99.95%。鉴于氢氟酸的巨大毒性，生产过程必须有严格的安全防护和废水处理系统。