一種天然石墨礦剝離提純方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種天然石墨礦剝離提純方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨品種主要有人工石墨與天然石墨，人工合成石墨純度高，但其生產(chǎn)過程需要消耗極高的能源，使其成本大幅上升，天然石墨含雜質(zhì)較多，提純繁瑣，開發(fā)應(yīng)用受到限制。石墨資源是我國的優(yōu)勢資源礦種，我國石墨資源豐富，儲量和產(chǎn)銷量都居世界之首。石墨礦石主要分為晶質(zhì)(鱗片狀)石墨礦石和隱晶質(zhì)(土狀)石墨礦石兩種類型，鱗片石墨礦通過采用粗精礦再磨再選的浮選流程，達到提純鱗片石墨的目的。浮選工藝流程一般為多段磨礦、多段選別、中礦順序(或集中)返回的閉路流程，以便盡早選出大鱗片石墨。即先進行粗磨、粗選，得到以連生體為主的低品位精礦(品位為40%?50% )，然后將低品位精礦再磨、再選得最終精礦。因此多段流程有三種形式，即精礦再磨、中礦再磨和尾礦再磨。再磨次數(shù)為3?7次，一般3?4次。因為需經(jīng)過多次磨礦流程，大鱗片石墨極易受到破壞而變小。正常情況下選礦作業(yè)回收率一般在85%?89%之間。若要獲得含碳量99%左右的高碳石墨，須采用化學(xué)法或高溫法提純石墨。
[0003]天然隱晶質(zhì)石墨是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源之一，主要用于鑄造、石墨電極、電池碳棒、耐火材料、鉛筆和增碳劑等方面。隱晶質(zhì)石墨晶體極小，石墨顆粒嵌于粘土中，很難分離。由于隱晶質(zhì)石墨原礦品位高(一般含碳60%-80% )，部分可達95%，平均粒徑0.01-0.1 μπι，用肉眼很難辨別，故稱隱晶質(zhì)石墨，俗稱土狀石墨。與鱗片石墨相比，土狀石墨碳含量高，灰分多，晶粒小，提純技術(shù)難度大，使其應(yīng)用范圍受到極大限制。在我國，通常都是將開采出來的石墨礦石經(jīng)過簡單手選后，直接粉碎成產(chǎn)品出售。因此天然隱晶質(zhì)石墨資源得不到充分的利用，甚至盲目出口，造成資源的浪費。鑒于天然隱晶質(zhì)石墨的技術(shù)含量和附加值極低，而我國市場需要的高純超細(xì)石墨則多數(shù)依賴進口，開展天然隱晶質(zhì)石墨的提純新方法尤為緊迫。
[0004]目前，隱晶質(zhì)石墨的提純很多還是借鑒天然鱗片石墨的技術(shù)，國內(nèi)外提純隱晶質(zhì)石墨的方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。物理方法主要有浮選法和高溫法，化學(xué)方法包括堿酸法、氫氟酸法、氯化焙燒法及氫氟酸-鹽(硫)酸法等。其中氫氟酸法和氫氟酸-鹽(硫)酸法中所使用的氫氟酸有劇毒，一般在工業(yè)上禁止使用，氯化焙燒法會產(chǎn)生大量氯化氫廢氣，尾氣難處理、污染嚴(yán)重，對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、氯氣成本高等缺點限制了該方法的推廣應(yīng)用。浮選法能耗和試劑消耗最少、成本最低，但浮選法只適用于晶質(zhì)鱗片石墨，不適用于隱晶質(zhì)石墨，使用此法提純石墨時石墨品位只能達到一定的范圍，通常為85% -90%。而進一步提高品位非常困難，并且石墨的回收率很低，因而其應(yīng)用范圍受到限制。若要獲得含碳量99%左右的高碳石墨，必須采用化學(xué)法提純石墨。堿酸法是目前最常用的方法，具有產(chǎn)品化學(xué)純度高的優(yōu)勢，但酸堿耗量大，成本高，且對環(huán)境污染嚴(yán)重。高溫法對原料純度要求高，須專門設(shè)計建造高溫爐(2300-3000°C )，設(shè)備昂貴、投資巨大，電加熱技術(shù)要求嚴(yán)格。隱晶質(zhì)石墨的提純目前主要有兩大發(fā)展趨勢:(I)采用連續(xù)高溫純化處理，以降低能耗和生產(chǎn)成本，但要研制長期使用溫度達3000°C的超高溫連續(xù)處理設(shè)備，需要解決的問題很多，目前的技術(shù)水平尚難以達到。(2)通過優(yōu)選化學(xué)純化體系，盡可能減少對環(huán)境的影響，同時在生產(chǎn)過程中采取嚴(yán)格和科學(xué)合理的污染防治措施實現(xiàn)零排放和少排放。
[0005]天然石墨通過精細(xì)加工，不僅可以提高其附加值，還可以為新發(fā)展的高科技產(chǎn)業(yè)提供性能優(yōu)異的新材料，因此，天然石墨的純化處理是提高其附加值的必由之路，已成為當(dāng)前人們的共識?，F(xiàn)有的純化技術(shù)又存在生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重及能耗高等缺點，難以推廣應(yīng)用，需要解決的問題很多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種天然石墨礦剝離提純方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中天然石墨礦，特別是隱晶質(zhì)石墨提純技術(shù)難度大、成本高、污染大、資源浪費嚴(yán)重的問題，適用于不同品味、不同礦質(zhì)的天然石墨的提純，且成本低，環(huán)境污染小，低能耗，簡單易行，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種天然石墨礦剝離提純方法，按照以下步驟進行:
[0008]步驟I，按照質(zhì)量百分比，將30?50 %的石墨礦粉、I %?5 %的氧化劑、0.2?5 %的有機插層劑、其余為水在反應(yīng)池中混合均勻調(diào)成礦漿液，靜止浸漬2-10h ;
[0009]步驟2，將步驟I中礦漿液在不斷攪拌下光照l_2h ;
[0010]步驟3，將已光照礦漿液泵入壓濾機中壓濾、洗滌、干燥，得到的石墨礦濾餅；
[0011]步驟4，按照質(zhì)量百分比，將10-50%的石墨礦濾餅、0.5-40%的無機插層劑、其余為水送入反應(yīng)釜，混合均勻調(diào)成礦漿液，靜止浸漬5?48h ;
[0012]步驟5，將裝有礦漿液的反應(yīng)釜在50_200°C條件下加熱2?8h，冷卻至室溫，重復(fù)加熱、冷卻3?5次；
[0013]步驟6，將反應(yīng)釜中礦漿液送入壓濾機中壓濾、洗滌、干燥，得到的石墨礦濾餅送入下一工序，濾液中插層劑回收或循環(huán)使用；
[0014]步驟7，將步驟6的石墨礦濾餅搗碎送入超聲裝置中，加入水，水量為步驟4中水量的3-5倍，超聲剝離0.5?12h ；
[0015]步驟8，將已超聲剝離的礦漿液加入水，水量為步驟7水量的2倍，攪拌0.5h，靜止2?10h，上層懸浮液經(jīng)離心分離得到石墨稀和石墨稀納米片，下層沉淀經(jīng)浮選，得到高碳石墨；
[0016]步驟9，將浮選得到的高碳石墨代替步驟I中的石墨礦粉后重復(fù)上述步驟1-8，得到尚純石墨。
[0017]優(yōu)選的，石墨礦粉為隱晶質(zhì)石墨礦、鱗片石墨或細(xì)鱗片-隱晶質(zhì)混合型石墨礦中的一種或兩種以上混合物。
[0018]優(yōu)選的，氧化劑為H202、(NH4) 2S208、HNO3的一種或兩種以上混合物。
[0019]優(yōu)選的，有機插層劑為甲酸銨、甲酰胺、乙酸銨、乙酰胺、苯甲酸銨、苯甲酰胺、苯二甲酸銨、苯二甲酰胺、鄰苯二甲酰亞胺、CO(NH2)2、雙縮脲、硫脲的一種或兩種以上混合物。
[0020]優(yōu)選的，苯二甲酸銨為鄰苯二甲酸銨、間苯二甲酸銨、對苯二甲酸銨的一種或兩種以上混合物。
[0021]優(yōu)選的，苯二甲酰胺是鄰苯二甲酸胺、間苯二甲酸酰胺、對苯二甲酸酰胺的一種或兩種以上混合物。
[0022]優(yōu)選的，步驟2中光照的光源采用UV光、可見光或太陽光。
[0023]優(yōu)選的，無機插層劑為NH4Cl、NH4N03、(NH4) 2S04、(NH4) 3P04、(NH4) 2HP04 (NH4) 2C03、NH4HCO3的一種或兩種以上混合物。
[0024]優(yōu)選的，步驟5中，反應(yīng)釜加熱時，反應(yīng)釜在密閉或沖入惰性氣體體系中加熱。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:
[0026]1.本發(fā)明技術(shù)所采用的插層劑原料價格低，可循環(huán)使用或回收利用。
[0027]2.本發(fā)明技術(shù)對石墨結(jié)構(gòu)無明顯破壞，也不會產(chǎn)生明顯缺陷，對大尺寸鱗片石墨具有保護作用。
[0028]3.本發(fā)明技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品多元化(高碳石墨、高純石墨、石墨烯和石墨烯納米片)，可根據(jù)市場需求調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
[0029]4.本發(fā)明技術(shù)可在現(xiàn)有石墨浮選生產(chǎn)線上增添一定工藝設(shè)備進行實施，工藝簡單，設(shè)備要求低，條件溫和，成本低。
[0030]5.本發(fā)明技術(shù)不使用酸和堿，污染物產(chǎn)生少，對環(huán)境友好。
[0031]6.本發(fā)明技術(shù)適用于不同的固定碳含量的天然石墨礦，也可用于與輝鉬礦的剝離提純。
【附圖說明】
[0032]圖1是用本發(fā)明方法由鱗片石