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石墨提纯的方法

发布时间:2023-03-30作者:admin点击:235

石墨为什么要提纯?

众所周知,石墨的特殊性质使其能够在新能源、新材料方面大放异彩。在被问及石墨为什么要提纯时,张教授表示:石墨提纯是石墨材料制备的前提和基础,其纯度决定着石墨材料的使用性能和应用价值,即石墨中固定碳含量越高,石墨纯度越高,应用价值也就越高。

新能源领域对石墨的技术要求是碳含量要超过99.95以上。同时对其他的微量金属杂质含量,如铁、锰、铝、硅、镁、钙等,一般要求在5ppm以下。基于此,石墨必须提纯才能满足新能源领域应用的要求。这是指标之一,除此之外,还需要成球、振实密度控制在一定范围之内。

而在众多杂质中,硅、铝是所有杂质中含量最高的,提纯难度也是最大的。硅与酸是不反应的,它只跟氢氟酸反应。但从酸法来讲,氢氟酸存在环保的问题,所以它的难度进一步加大。硅、铝会形成胶粒,形成细小的微粒,洗涤的过程中附着力强,也难以去除。

 石墨提纯常用哪些方法?

目前石墨提纯常用方法时,有四大类。其中最便捷、最成熟、最低成本的就是含氢氟酸的混酸法。氢氟酸可与石墨中绝大部分的杂质发生反应,它把不溶性的金属及硅酸盐变成可溶性的离子,进入溶液,通过洗涤排除掉,达到提纯的目的。

 HF酸法提纯工艺流程图


HF酸法工艺流程图.jpg

HF酸法提纯工艺流程图

       第二种方法是碱酸法。碱酸法是先通过碱焙烧,再酸浸,完成与氢氟酸法同样的流程。两者提纯的高度不一样,氢氟酸提纯纯度可以达到49,但碱酸法通常只做到39

       第三种是氯气焙烧法。氯化焙烧法是将石墨和一定的还原剂(如焦炭)混在一起,在特定的设备和气氛下高温焙烧,物料中有价金属转变成气相或凝聚相的金属氯化物,而与其余组分分离,从而达到提纯石墨的目的。它对装备、环保要求特别高,因为氯气有毒、严重腐蚀性。

       第四种就是高温法。高温焙烧法是利用石墨耐高温的性质,将其添加到特制石墨坩埚中进行高温焙烧,在惰性气体的保护下,利用高温提纯设备加热至3000℃。石墨中的硅酸盐杂质(沸点在2750℃以下)在高温下可以分解为简单的金属氧化物从石墨中气化溢出,从而实现除杂的目的。高温法也被广泛采用,但是能耗很高、成本高、周期长,若做到大产能也存在很多的问题,所以其使用也受到一定限制。


                                                                                                                                               本文引自石墨网