一種高純度天然石墨的提純方法

專利名稱：一種高純度天然石墨的提純方法
技術領域：
本發明涉及一種石墨的提純方法，具體的說是一種高純度天然石墨的提純方法。
背景技術：
石墨具有潤滑的作用，以及具有良好的耐高溫和優良的導電性、導熱性等特性，應 用領域廣泛。在電氣工業中應用于生產碳素電極、電極碳棒、電池等方面；在機械領域中常 用于高速運轉機械的潤滑劑；在化學工業中用于制造各種抗腐蝕器皿和設備；天然石墨顆 粒的形狀、晶體結構、表面結構、雜質含量等均與石墨材料的嵌鋰性能有密切關系。常見的 天然石墨形狀主要為致密結晶狀石墨、鱗片石墨、隱晶質石墨，自然界中不存在純凈的天然 石墨，天然石墨常含有不同程度的雜質，包括Si02、A1203、MgO、CaO、P2O5> CuO等。石墨作為 工業原料，尤其在一些特殊行業以及原子能工業、汽車工業、航天技術、生物技術等高新技 術工業，不但對石墨的碳含量要求極高，同時也要求在石墨的成分中不能含有過多的微量 元素，必須是99. 9%以上的高純度石墨，然而現在一般的天然石墨含碳量均無法滿足這些 行業對高純度石墨的要求，為此必須對天然石墨進行提純。目前對天然石墨采取的提純法 仍是利用石墨的耐高溫的性能，從而使用高溫電熱法提高石墨純度，由于此工藝復雜，需要 建設大型電爐，電力資源浪費嚴重，同時需要不斷通入惰性氣體，造成成本高昂。尤其重要 一點，是當石墨純度達到99. 93%時，已達到極限，無法使石墨的固定碳含量繼續提高。中 國專利申請號200410015267. 4公開一種天然鱗片高純石墨提純方法，利用氧化劑和絡合 劑在高溫條件下對天然鱗片石墨進行提純，該提純方法的產品純度較低，對石墨的回收效 率也較低。中國專利申請號94105051. 3公開了天然石墨的氯化提純工藝，該工藝是在反 應爐中利用氯氣與物料的散料層進行滲透或流態化的形式滲透催化劑或還原劑的作用進 行高溫氯化提純，該提純技術復雜、存在著一定的安全隱患，而提純后的石墨純度為98%至 99.9%,目前對于氯氣提純尚未形成工業化生產。中國專利申請號200610127388. 7公開了 一種天然石墨超高純度的提純方法，該方法利用氧化處理、高溫融化、脫堿得到99. 999%的 石墨，該技術存在工藝復雜、對原料的顆粒選擇過大等缺點。另外國內外也有采用高溫提純 天然鱗片石墨，即將天然石墨裝入已石墨化過的石墨坩堝內進行石墨化提純，利用石墨坩 堝具有良好的導電、導熱以及耐高溫特性，石墨灰粉2700°C度以上高溫氣化逸出，該方法能 將純度提高至99. 99%以上，但高溫石墨純化存在純化時間長、工藝流程復雜、要求較高的 溫度同時嚴重浪費電力資源，然而化學提純石墨的方法由于工藝落后，對于小顆粒的石墨 不能較好的回收，對環境造成污染，并且純度亦不能滿足市場對產品的需求。

發明內容
本發明的目的主要針對上述問題，提供一種純度高、工藝簡單、節省電力資源、利 于石墨回收的高純度天然石墨的的提純方法。本發明為解決上述問題所采用的技術方案是一種高純度天然石墨的提純方法， 其提純步驟為
步驟一、取含碳量> 60%的石墨400_600kg，放入反應釜I內，按石墨的重量百分 比依次加入乙二胺四乙酸7. 5% -8. 33%、氫氟酸13% -17%、硝酸0. 25% -0. 34%、鹽酸 20% -25%，后加入100-150L水，開機攪拌，轉速200-300轉/分鐘，攪拌時間20-30分鐘；步驟二、升溫反應，開啟反應釜I上的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至 85-950C，反應4-7小時，反應過程中每隔50-70分鐘攪拌一次，每次攪拌時間3_10分鐘，攪 拌速度200-300轉/分鐘，反應完成后，再靜置3-8小時，靜置完成后排出反應釜內的尾氣， 制得混合料漿A ；步驟三、將混合料漿A置入冷卻塔II內，向冷卻塔II內注入重量為混合料漿A兩 倍量的純水，形成混合料漿A-2，邊注水邊攪拌，攪拌速度200-300轉/分鐘，攪拌至冷卻塔 II內的溫度降至35-45°C止，完成降溫后，打開冷卻塔II的放料閥，將混合料漿A-2置入洗 滌器III內；步驟四、將混合料漿A-2置入洗滌器III中后，向洗滌器III中注入純水，邊注水 邊洗滌，洗滌器III的洗滌轉速500-700轉/分鐘，洗滌至混合料漿A-2的pH值呈6. 4-6. 9 止，后將洗滌器III的轉速設置為1000-1500轉/分鐘，進行離心脫水，脫水至混合料漿A-2 的含水量為20% -30%止，停止脫水，制得混合料漿B ；步驟五、將混合料漿B重新放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入硫酸 20 % -25 %、氫氟酸10 %，然后加入純水100-150L，攪拌20-30分鐘，攪拌速度為200-300轉 /分鐘；步驟六、第二次升溫反應，開啟反應釜I的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至 85-95°C，反應2-5小時，反應過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間3_9分鐘，每 次攪拌速度為200-300轉/分鐘，反應結束后，關閉電源，打開反應釜I上的尾氣排放閥，將 反應釜I內的廢氣排出，制得混合料漿C ；步驟七、先在冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿C置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度200-300轉/分鐘，攪拌至混合料漿D的溫度降至35-45°C止，形成 混合料漿D ；步驟八、將混合料漿D置入洗滌器III中，向洗滌器III中通入純水，開機洗滌，洗 滌器III的洗滌轉速為500-700轉/分鐘，洗滌至使混合料漿D的PH值呈6. 4-6. 9止，停 止洗滌，然后將洗滌器III的轉速調整為1000-1500轉/分鐘，進行離心脫水，制得混合料 漿E，脫水后的混合料漿E含水量為20% -30% ；步驟九、再將混合料漿E放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入氧化劑25% 和絡合劑15% -20%,或氧化劑50%或絡合劑30% -40%,然后加入純水100-150L，攪拌 20-30分鐘，攪拌速度200-300轉/分鐘；步驟十、第三次升溫反應，將反應釜I的溫度升至85_95°C，反應5_8個小時，反應 過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間為3-7分鐘，每次攪拌速度為200-300轉/ 分鐘，反應完成后，打開尾氣閥，排出廢氣，制得混合料漿F ；步驟i^一、先向冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿F置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度200-300轉/分鐘，攪拌至冷卻塔II內的溫度降至35-45°C止，形 成混合料漿G ；步驟十二、先向洗滌器III中通入純水，并將洗滌器III的轉速調整為500-700轉/分鐘，后加入混合料漿G，邊加入邊洗滌，洗滌至混合料漿G的pH值呈6. 4-6. 9止，后將洗 滌器III的轉速調整為1000-1500轉/分鐘，進行離心脫水，脫水后制得混合料漿H，混合料 漿H的含水量為20% -30% ；步驟十三、將脫水后的混合料漿H送至烘干設備上烘干，烘干溫度為150-350°C， 烘干后的含水量< 0. 1%，碳含量為99. 9991% -99. 9995%，制得產品；所述的氧化劑由濃度為98%的硫酸、濃度為98%的硝酸、濃度為30% -33%的鹽 酸和濃度為40% -45%氫氟酸組成，各物料的重量比為硫酸32% -38% 硝酸-2% 鹽酸 32% -38% 氫氟酸 22% -35% ；所述的絡合劑，為乙二胺四乙酸、氟化銨和二巰基丙醇組合，各物料的重量比為乙 二胺四乙酸30% -33% 氟化銨30% -33% 二巰基丙醇34% -40%。本發明所述的天然石墨的粒度為100-10000目。本發明所述的純水為經過離子交換樹脂處理過的不含Ca2+、Mg2+、CL_、Si2+等雜質 離子的純水。本發明的有益效果是目前，在石墨提純工藝中均采用化學提純或氯化提純工藝，對于6000目以上的天 然石墨則提純的純度很難達到99. 9以上。通過本工藝利用氧化劑和絡合劑與天然石墨原 料進行化學反應，去除原料中Si02、A1203、MgO、CaO、P2O5> CuO等雜質，從而生產出微量元素 含量低，性能穩定的產品。目前，大多在提純過程中采用自來水用于石墨的提純工藝中，由于一般的水質中 均含有Ca2+、Mg2+、CL_、Si2+等離子物質，不利于去除石墨中本身所含有的Si02、A1203、MgO、 Ca0、P205、Cu0等雜質，本技術方案的工藝中采用經過離子交換樹脂處理過的不含Ca2+、Mg2+、 CL_、Si2+等雜質離子的純水，更好的去除石墨中所含有的Ca2+、Mg2+、CL-、Si2+等雜質離子，同 時可以使石墨中的PH值達到6. 4-6. 9。從而得到純度高達99. 999%以上，灰粉< 1PPM，微 量元素< 0. 5PPM的石墨。本技術方案的工藝中用于提純時按重量百分比依次加入7. 5% -8. 33%的乙二 胺四乙酸、13% -17%的氫氟酸、0. 25% -0. 34%的硝酸、20% -25%的鹽酸，在提純過程中 按上述比例和順序加入乙二胺四乙酸、氫氟酸、硝酸、鹽酸，并按照技術方案的方法調整反 應溫度，能夠對所加入的石墨原料進行充分的化學反應，去除石墨中本身所含有的Si02、 Al203、Mg0、Ca0、P205、Cu0等雜質，達到最佳去除雜質的效果。與原有技術相比，減少了化學 試劑的用量，降低了生產成本。在本技術方案的工藝中將反應釜內的溫度加熱至85-90°C，可以是石墨與所加入 的氫氟酸、鹽酸、硝酸和乙二胺四乙酸與石墨中的所含的Ca2+、Mg2+、CL—、Si2+等雜質離子能 夠進行充分的化學反應，通過洗滌、脫水后，去除石墨中含有的Si02、A1203、MgO、CaO、P2O5, CuO等雜質，本技術方案中所選用的溫度范圍，并按照所述的溫度范圍進行提純，能夠使提 純達到最佳效果。絡合劑具有分散、懸浮作用和很強的絡合能力，在較小用量甚至極小用量就能達 到需要的絡合程度，絡合劑還能有Ca2+、Mg2+等金屬離子發生絡合，形成金屬絡合物，從而達 到去除金屬離子的目的。而在本技術方案的工藝中加入的絡合劑能是絡合劑與石墨中的 Ca2+、Mg2+等離子發生絡合，形成金屬絡合物，通過洗滌、脫水去除石墨中含有的Si02、Al203、Mg0、Ca0、P205、Cu0等雜質，本技術方案選用合適的絡合劑，并按照所述的比例加入進行提純 能夠進一步提高純化的效果。本技術方案的工藝中可對粒度為100-10000目，含碳量> 60%的石墨原料進行純 化，得到純度為99. 999%的石墨成品，具有工藝簡單，易于操作，反應時間短，生產效率高， 耗電量低，在提純過程中不需要大型的加工設備，節約生產成本。所得產品可應用于電子工 業、國防尖端工業、化學分析工業、核工業、航天工業等高科技領域。
具體實施例方式實施例一一種高純度天然石墨的提純方法，其提純步驟為步驟一、取碳含量為60%的石墨400kg，放入反應釜I內，按石墨的重量百分比依 次加入30kg的乙二胺四乙酸、50kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為40% )、2kg的硝酸(硝酸 的濃度為98% )和80kg的鹽酸(鹽酸的濃度為30% )，然后加入100L的水，攪拌速度為 200轉/分鐘，攪拌時間20分鐘；步驟二、升溫反應，開啟反應釜I上的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至85°C， 在此溫度下反應4小時，反應過程中每隔50分鐘攪拌一次，每次攪拌時間3分鐘，攪拌速度 200轉/分鐘，反應完成后，再靜置3小時，靜置完成后排出反應釜內的尾氣，制得混合料漿 A；步驟三、將混合料漿A置入冷卻塔II內，按混合料漿A的重量百分比向冷卻塔II 內注入1322L的純水，形成混合料漿A-2，邊注水邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至冷 卻塔II內的溫度降至35°C止，完成降溫后，打開冷卻塔II的放料閥，將混合料漿A-2置入 洗滌器III內；步驟四、將混合料漿A-2置入洗滌器III中后，向洗滌器III中注入純水，邊注水 邊洗滌，洗滌器III的洗滌轉速500轉/分鐘，洗滌至混合料漿A-2的PH值呈6. 4止，后將 洗滌器III的轉速設置為1000轉/分鐘，進行離心脫水，脫水至混合料漿A-2的含水量為 20 %，停止脫水，制得混合料漿B ；步驟五、將混合料漿B重新放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入80kg的硫 酸(硫酸的濃度為98% ) ,40kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為40% )，然后加入純水100L，攪 拌20分鐘，攪拌速度為200轉/分鐘；步驟六、第二次升溫反應，開啟反應釜I的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至 850C，反應2小時，反應過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間3分鐘，每次攪拌速 度為200轉/分鐘，反應結束后，關閉電源，打開反應釜I上的尾氣排放閥，將反應釜I內的 廢氣排出，制得混合料漿C;步驟七、先在冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿C置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至混合料漿D的溫度降至35°C止，形成混合料 漿0;步驟八、將混合料漿D置入洗滌器III中，向洗滌器III中通入純水，開機洗滌，洗 滌器III的洗滌轉速為500轉/分鐘，洗滌至混合料漿D的PH值呈6. 4止，停止洗滌，然后 將洗滌器III的轉速調整為1000轉/分鐘，進行離心脫水，制得混合料漿E，脫水后的混合料漿E含水量為20% ；步驟九、再將混合料漿E放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入32kg的硫酸 (硫酸的濃度為98% )、lkg的硝酸(硝酸的濃度為98% )、32kg的鹽酸(鹽酸的濃度為 30%) ,35kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為40% ) ,20kg的乙二胺四乙酸、20kg的氟化銨、20kg 的二巰基丙醇，然后加入純水100，攪拌20分鐘，攪拌速度200轉/分鐘；步驟十、第三次升溫反應，將反應釜I的溫度升至85°C，反應5個小時，反應過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間為3分鐘，每次攪拌速度為200轉/分鐘，反應完 成后，打開尾氣閥，排出廢氣，制得混合料漿F ；步驟^^一、先向冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿F置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至冷卻塔II內的溫度降至35°C止，形成混合料 漿G;步驟十二、先向洗滌器III中通入純水，并將洗滌器III的轉速調整為500轉/分 鐘，后加入混合料漿G，邊加入邊洗滌，洗滌至混合料漿G的pH值呈6. 4止，后將洗滌器III 的轉速調整為1000轉/分鐘，進行離心脫水，脫水后制得混合料漿H，混合料漿H的含水量 為 20% ；步驟十三、將脫水后的混合料漿H送至烘干設備上烘干，烘干溫度為150°C，烘干 后的石墨中的含水量< 0. 1%，石墨的碳含量為99. 9991%，制得產品。實施例二一種高純度天然石墨的提純方法，其提純步驟為步驟一、取碳含量為64%的石墨440kg，放入反應釜I內，按石墨的重量百分比依 次加入34kg的乙二胺四乙酸、60kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為41% )、2. 4kg的硝酸(硝 酸的濃度為98%)和95kg的鹽酸(鹽酸的濃度為30%)，然后加入IlOL的水，攪拌速度為 200轉/分鐘，攪拌時間22分鐘；步驟二、升溫反應，開啟反應釜I上的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至87°C， 在此溫度下反應4小時，反應過程中每隔54分鐘攪拌一次，每次攪拌時間5分鐘，攪拌速度 200轉/分鐘，反應完成后，再靜置4小時，靜置完成后排出反應釜內的尾氣，制得混合料漿 A；步驟三、將混合料漿A置入冷卻塔II內，按混合料漿A的重量百分比向冷卻塔II 內注入1480L的純水，形成混合料漿A-2，邊注水邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至冷 卻塔II內的溫度降至37°C止，完成降溫后，打開冷卻塔II的放料閥，將混合料漿A-2置入 洗滌器III內；步驟四、將混合料漿A-2置入洗滌器III中后，向洗滌器III中注入純水，邊注水 邊洗滌，洗滌器III的洗滌轉速500轉/分鐘，洗滌至混合料漿A-2的PH值呈6. 5止，后將 洗滌器III的轉速設置為1100轉/分鐘，進行離心脫水，脫水至混合料漿A-2的含水量為 22%，停止脫水，制得混合料漿B ；步驟五、將混合料漿B重新放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入95kg的硫 酸(硫酸的濃度為98% )、44kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為41%)，然后加入純水110L，攪 拌22分鐘，攪拌速度為200轉/分鐘；步驟六、第二次升溫反應，開啟反應釜I的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至87 V，反應2小時，反應過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間5分鐘，每次攪拌速 度為200轉/分鐘，反應結束后，關閉電源，打開反應釜I上的尾氣排放閥，將反應釜I內的 廢氣排出，制得混合料漿C;步驟七、先在冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿C置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至混合料漿D的溫度降至37°C止，形成混合料 漿0;步驟八、將混合料漿D置入洗滌器III中，向洗滌器III中通入純水，開機洗滌，洗 滌器III的洗滌轉速為500轉/分鐘，洗滌至混合料漿D的PH值呈6. 5止，停止洗滌，然后 將洗滌器III的轉速調整為1100轉/分鐘，進行離心脫水，制得混合料漿E，脫水后的混合 料漿E含水量為22% ；步驟九、再將混合料漿E放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入38kg的硫酸 (硫酸的濃度為98% )、2kg的硝酸(硝酸的濃度為98% )、38kg的鹽酸(鹽酸的濃度為 31%)、22kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為41% )、40kg的乙二胺四乙酸、40kg的氟化銨、40kg 的二巰基丙醇，然后加入純水110L，攪拌22分鐘，攪拌速度200轉/分鐘；步驟十、第三次升溫反應，將反應釜I的溫度升至87°C，反應5個小時，反應過程中 每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間為4分鐘，每次攪拌速度為200轉/分鐘，反應完 成后，打開尾氣閥，排出廢氣，制得混合料漿F ；步驟^^一、先向冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿F置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至冷卻塔II內的溫度降至37°C止，形成混合料 漿G;步驟十二、先向洗滌器III中通入純水，并將洗滌器III的轉速調整為500轉/分 鐘，后加入混合料漿G，邊加入邊洗滌，洗滌至混合料漿G的pH值呈6. 5止，后將洗滌器III 的轉速調整為1100轉/分鐘，進行離心脫水，脫水后制得混合料漿H，混合料漿H的含水量 為 22% ；步驟十三、將脫水后的混合料漿H送至烘干設備上烘干，烘干溫度為190°C，烘干 后的石墨中的含水量< 0. 1%，石墨的碳含量為99. 9992%，制得產品。實施例三一種高純度天然石墨的提純方法，其提純步驟為步驟一、取碳含量為68%的石墨480kg，放入反應釜I內，按石墨的重量百分比依 次加入38kg的乙二胺四乙酸、70kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為42% )、2. 8kg的硝酸(硝 酸的濃度為98% )和80kg的鹽酸(鹽酸的濃度為31% )，然后加入120L水，開機攪拌，轉 速200轉/分鐘，攪拌時間24分鐘；步驟二、升溫反應，開啟反應釜I上的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至89°C， 在此溫度下反應5小時，反應過程中每隔58分鐘攪拌一次，每次攪拌時間7分鐘，攪拌速度 200轉/分鐘，反應完成后，再靜置5小時，靜置完成后排出反應釜內的尾氣，制得混合料漿 A；步驟三、將混合料漿A置入冷卻塔II內，按混合料漿A的重量百分比向冷卻塔II 內注入1579L的純水，形成混合料漿A-2，邊注水邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至冷 卻塔II內的溫度降至39°C止，完成降溫后，打開冷卻塔II的放料閥，將混合料漿A-2置入洗滌器III內；步驟四、將混合料漿A-2置入洗滌器III中后，向洗滌器III中注入純水，邊注水 邊洗滌，洗滌器III的洗滌轉速600轉/分鐘，洗滌至混合料漿A-2的PH值呈6. 6止，后將 洗滌器III的轉速設置為1200轉/分鐘，進行離心脫水，脫水至混合料漿A-2的含水量呈 24%止，停止脫水，制得混合料漿B ；步驟五、將混合料漿B重新放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入IOOkg的硫 酸(硫酸的濃度為98% ) ,48kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為42% )，然后加入純水120L，攪 拌24分鐘，攪拌速度為200轉/分鐘；步驟六、第二次升溫反應，開啟反應釜I的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至 890C，反應3小時，反應過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間6分鐘，每次攪拌速 度為200轉/分鐘，反應結束后，關閉電源，打開反應釜I上的尾氣排放閥，將反應釜I內的 廢氣排出，制得混合料漿C;步驟七、先在冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿C置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至混合料漿D的溫度降至39°C止，形成混合料 漿0;步驟八、將混合料漿D置入洗滌器III中，向洗滌器III中通入純水，開機洗滌，洗 滌器III的洗滌轉速為600轉/分鐘，洗滌至混合料漿D的PH值呈6. 6止，停止洗滌，然后 將洗滌器III的轉速調整為1200轉/分鐘，進行離心脫水，制得混合料漿E，脫水后的混合 料漿E含水量為24% ；步驟九、再將混合料漿E放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入64kg的硫酸 (硫酸的濃度為98% )、2kg的硝酸(硝酸的濃度為98% )、64kg的鹽酸(鹽酸的濃度為 32% ) ,70kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為42% )，然后加入純水130L，攪拌25分鐘，攪拌速 度為200轉/分鐘；步驟十、第三次升溫反應，將反應釜I的溫度升至89°C，反應6個小時，反應過程中 每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間為5分鐘，每次攪拌速度為200轉/分鐘，反應完 成后，打開尾氣閥，排出廢氣，制得混合料漿F ；步驟^^一、先向冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿F置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至冷卻塔II內的溫度降至39°C止，形成混合料 漿G;步驟十二、先向洗滌器III中通入純水，并將洗滌器III的轉速調整為600轉/分 鐘，后加入混合料漿G，邊加入邊洗滌，洗滌至混合料漿G的pH值呈6. 6止，后將洗滌器III 的轉速調整為1200轉/分鐘，進行離心脫水，脫水后制得混合料漿H，混合料漿H的含水量 為 24% ；步驟十三、將脫水后的混合料漿H送至烘干設備上烘干，烘干溫度為230°C，烘干 后的石墨中的含水量< 0. 1%，石墨的碳含量為99. 9993%，制得產品。實施例四—種高純度天然石墨的提純方法，其提純步驟為步驟一、取碳含量為72%的石墨520kg，放入反應釜I內，按石墨的重量百分比依 次加入42kg的乙二胺四乙酸、80kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為43% )、3. 2kg的硝酸(硝酸的濃度為98% )和115kg的鹽酸(鹽酸的濃度為32% )，然后加入130L水，開機攪拌，轉 速300轉/分鐘，攪拌時間26分鐘；步驟二、升溫反應，開啟反應釜I上的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至91°C， 在此溫度下反應6小時，反應過程中每隔62分鐘攪拌一次，每次攪拌時間8分鐘，攪拌速度 300轉/分鐘，反應完成后，再靜置6小時，靜置完成后排出反應釜內的尾氣，制得混合料漿 A；步驟三、將混合料漿A置入冷卻塔II內，按混合料漿A重量百分比向冷卻塔II內 注入1777L的純水，形成混合料漿A-2，邊注水邊攪拌，攪拌速度300轉/分鐘，攪拌至冷卻 塔II內的溫度降至41°C止，完成降溫后，打開冷卻塔II的放料閥，將混合料漿A-2置入洗 滌器III內；步驟四、將混合料漿A-2置入洗滌器III中后，向洗滌器III中注入純水，邊注水 邊洗滌，洗滌器III的洗滌轉速600轉/分鐘，洗滌至混合料漿A-2的PH值呈6. 7止，后將 洗滌器III的轉速設置為1300轉/分鐘，進行離心脫水，脫水至混合料漿A-2的含水量呈 26%止，停止脫水，制得混合料漿B ；步驟五、將混合料漿B重新放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入115kg的硫 酸(硫酸的濃度為98%)、52kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為40%)，然后加入純水130L，攪 拌26分鐘，攪拌速度為300轉/分鐘；步驟六、第二次升溫反應，開啟反應釜I的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至 91°C，反應4小時，反應過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間6分鐘，每次攪拌速 度為300轉/分鐘，反應結束后，關閉電源，打開反應釜I上的尾氣排放閥，將反應釜I內的 廢氣排出，制得混合料漿C;步驟七、先在冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿C置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度200轉/分鐘，攪拌至混合料漿D的溫度降至41°C止，形成混合料 漿0;步驟八、將混合料漿D置入洗滌器III中，向洗滌器III中通入純水，開機洗滌，洗 滌器III的洗滌轉速為600轉/分鐘，洗滌至混合料漿D的PH值呈6. 7止，停止洗滌，然后 將洗滌器III的轉速調整為1300轉/分鐘，進行離心脫水，制得混合料漿E，脫水后的混合 料漿E含水量為26% ；步驟九、再將混合料漿E放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入76kg的硫酸 (硫酸的濃度為98% )、4kg的硝酸(硝酸的濃度為98% )、76kg的鹽酸(鹽酸的濃度為 33% ) ,44kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為45% )，然后加入純水130L，攪拌26分鐘，攪拌速 度為300轉/分鐘；步驟十、第三次升溫反應，將反應釜I的溫度升至91°C，反應7個小時，反應過程中 每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間為6分鐘，每次攪拌速度為300轉/分鐘，反應完 成后，打開尾氣閥，排出廢氣，制得混合料漿F ；步驟^^一、先向冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿F置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度300轉/分鐘，攪拌至冷卻塔II內的溫度降至41°C止，形成混合料 漿G;步驟十二、先向洗滌器III中通入純水，并將洗滌器III的轉速調整為600轉/分鐘，后加入混合料漿G，邊加入邊洗滌，洗滌至混合料漿G的pH值呈6. 7止，后將洗滌器III 的轉速調整為1300轉/分鐘，進行離心脫水，脫水后制得混合料漿H，混合料漿H的含水量 為 26% ；步驟十三、將脫水后的混合料漿H送至烘干設備上烘干，烘干溫度為270°C，烘干 后的石墨中的含水量< 0. 1%，石墨的碳含量為99. 9994%，制得產品。實施例五一種高純度天然石墨的提純方法，其提純步驟為步驟一、取碳含量為76%的石墨560kg，放入反應釜I內，按石墨的重量百分比依 次加入46kg的乙二胺四乙酸、90kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為44% )、3. 6kg的硝酸(硝 酸的濃度為98% )、130kg的鹽酸(鹽酸的濃度為32% )，然后加入140L水，后加入140L的 水，攪拌速度為300轉/分鐘，攪拌時間28分鐘；步驟二、升溫反應，開啟反應釜I上的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至93°C， 在此溫度下反應7小時，反應過程中每隔66分鐘攪拌一次，每次攪拌時間9分鐘，攪拌速度 300轉/分鐘，反應完成后，再靜置7小時，靜置完成后排出反應釜內的尾氣，制得混合料漿 A；步驟三、將混合料漿A置入冷卻塔II內，按混合料漿A的重量百分比向冷卻塔II 內注入1120L的純水，形成混合料漿A-2，邊注水邊攪拌，攪拌速度300轉/分鐘，攪拌時間 使冷卻塔II內的溫度降至43°C止，完成降溫后，打開冷卻塔II的放料閥，將混合料漿A-2 置入洗滌器III內；步驟四、將混合料漿A-2置入洗滌器III中后，向洗滌器III中注入純水，邊注水 邊洗滌，洗滌器III的洗滌轉速700轉/分鐘，洗滌至混合料漿A-2的PH值呈6. 8止，后將 洗滌器III的轉速設置為1400轉/分鐘，進行離心脫水，脫水至混合料漿A-2的含水量呈 28%止，停止脫水，制得混合料漿B ；步驟五、將混合料漿B重新放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入130kg的硫 酸(硫酸的濃度為98% )，然后加入純水140L，攪拌28分鐘，攪拌速度為300轉/分鐘；步驟六、第二次升溫反應，開啟反應釜I的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至 930C，反應5小時，反應過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間8分鐘，每次攪拌速 度為300轉/分鐘，反應結束后，關閉電源，打開反應釜I上的尾氣排放閥，將反應釜I內的 廢氣排出，制得混合料漿C;步驟七、先在冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿C置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度300轉/分鐘，攪拌至混合料漿D的溫度降至43°C止，形成混合料 漿0;步驟八、將混合料漿D置入洗滌器III中，向洗滌器III中通入純水，開機洗滌，洗 滌器III的洗滌轉速為700轉/分鐘，洗滌至混合料漿D的PH值呈6. 8止，停止洗滌，然后 將洗滌器III的轉速調整為1400轉/分鐘，進行離心脫水，制得混合料漿E，脫水后的混合 料漿E含水量為28% ；步驟九、再將混合料漿E放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入40kg的乙二 胺四乙酸、40kg的氟化銨、40kg的二巰基丙醇，然后加入純水140L，攪拌28分鐘，攪拌速度 為300轉/分鐘；
步驟十、第三次升溫反應，將反應釜I的溫度升至93°C，反應8個小時，反應過程中 每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間為7分鐘，每次攪拌速度為300轉/分鐘，反應完 成后，打開尾氣閥，排出廢氣，制得混合料漿F ；步驟i^一、先向冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿F置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度300轉/分鐘，攪拌至冷卻塔II內的溫度降至43°C止，形成混合料 漿G;步驟十二、先向洗滌器III中通入純水，并將洗滌器III的轉速調整為700轉/分 鐘，后加入混合料漿G，邊加入邊洗滌，洗滌至混合料漿G的pH值呈6. 8止，后將洗滌器III 的轉速調整為1400轉/分鐘，進行離心脫水，脫水后制得混合料漿H，混合料漿H的含水量 為 28% ；步驟十三、將脫水后的混合料漿H送至烘干設備上烘干，烘干溫度為310°C，烘干 后的石墨中的含水量< 0. 1%，石墨的碳含量為99. 9995%，制得產品。實施例六一種高純度天然石墨的提純方法，其提純步驟為步驟一、取碳含量為80%的石墨600kg，放入反應釜I內，按石墨的重量百分比依 次加入50kg的乙二胺四乙酸、IOOkg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為45% )、4kg的硝酸(硝酸 的濃度為98% )和150kg的鹽酸(鹽酸的濃度為33% )，然后加入150L水，攪拌速度為300 轉/分鐘，攪拌時間30分鐘；步驟二、升溫反應，開啟反應釜I上的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至95°C，在 此溫度下反應7小時，反應過程中每隔70分鐘攪拌一次，每次攪拌時間10分鐘，攪拌速度 300轉/分鐘，反應完成后，再靜置8小時，靜置完成后排出反應釜內的尾氣，制得混合料漿 A；步驟三、將混合料漿A置入冷卻塔II內，按混合料漿A的重量百分比向冷卻塔II 內注入2104L的純水，形成混合料漿A-2，邊注水邊攪拌，攪拌速度300轉/分鐘，攪拌至冷 卻塔II內的溫度降至45°C止，完成降溫后，打開冷卻塔II的放料閥，將混合料漿A-2置入 洗滌器III內；步驟四、將混合料漿A-2置入洗滌器III中后，向洗滌器III中注入純水，邊注水 邊洗滌，洗滌器III的洗滌轉速700轉/分鐘，洗滌至混合料漿A-2的PH值呈6. 9止，后將 洗滌器III的轉速設置為1500轉/分鐘，進行離心脫水，脫水至混合料漿A-2的含水量為 30 %，停止脫水，制得混合料漿B ；步驟五、將混合料漿B重新放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入150kg的硫 酸(硫酸的濃度為98% ) ,60kg的氫氟酸(氫氟酸的濃度為45% )，然后加入純水150L，攪 拌30分鐘，攪拌速度為300轉/分鐘；步驟六、第二次升溫反應，開啟反應釜I的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至 950C，反應5小時，反應過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間9分鐘，每次攪拌速 度為300轉/分鐘，反應結束后，關閉電源，打開反應釜I上的尾氣排放閥，將反應釜I內的 廢氣排出，制得混合料漿C;步驟七、先在冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿C置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度300轉/分鐘，攪拌至混合料漿D的溫度降至45°C止，形成混合料Id;步驟八、將混合料漿D置入洗滌器III中，向洗滌器III中通入純水，開機洗滌，洗 滌器III的洗滌轉速為700轉/分鐘，洗滌至混合料漿D的PH值呈6. 9止，停止洗滌，然后 將洗滌器III的轉速調整為1500轉/分鐘，進行離心脫水，制得混合料漿E，脫水后的混合 料漿E含水量為30% ；步驟九、再將混合料漿E放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入80kg的乙二 胺四乙酸、80kg的氟化銨、80kg的二巰基丙醇，然后加入純水150L，攪拌30分鐘，攪拌速度 為300轉/分鐘；步驟十、第三次升溫反應，將反應釜I的溫度升至95°C，反應8個小時，反應過程中 每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間為7分鐘，每次攪拌速度為300轉/分鐘，反應完 成后，打開尾氣閥，排出廢氣，制得混合料漿F ；步驟^^一、先向冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿F置入冷卻塔II內， 邊加入邊攪拌，攪拌速度300轉/分鐘，攪拌至冷卻塔II內的溫度降至45°C止，形成混合料 漿G;步驟十二、先向洗滌器III中通入純水，并將洗滌器III的轉速調整為700轉/分 鐘，后加入混合料漿G，邊加入邊洗滌，洗滌至混合料漿G的pH值呈6. 9止，后將洗滌器III 的轉速調整為1500轉/分鐘，進行離心脫水，脫水后制得混合料漿H，混合料漿H的含水量 為 30% ；步驟十三、將脫水后的混合料漿H送至烘干設備上烘干，烘干溫度為350°C，烘干 后的石墨中的含水量< 0. 1%，石墨的碳含量為99. 9995%，制得產品。
權利要求
1. 一種高純度天然石墨的提純方法，采用含碳量> 60%的石墨為原料，經提純后的純 度> 99. 9991%，步驟如下步驟一、取含碳量> 60%的石墨400-600kg，放入反應釜I內，按石墨的重量百分比 依次加入乙二胺四乙酸7. 5% -8. 33%、氫氟酸13% _17%、硝酸0. 25% -0. 34%、鹽酸 20% -25%，然后加入100-150L水，開機攪拌，轉速200-300轉/分鐘，攪拌時間20-30分 鐘；步驟二、升溫反應，開啟反應釜I上的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至85-95°C， 反應4-7小時，反應過程中每隔50-70分鐘攪拌一次，每次攪拌時間3-10分鐘，攪拌速度 200-300轉/分鐘，反應完成后，再靜置3-8小時，靜置完成后排出反應釜內的尾氣，制得混 合料漿A;步驟三、將混合料漿A置入冷卻塔II內，向冷卻塔II內注入重量為混合料漿A兩倍量 的純水，形成混合料漿A-2，邊注水邊攪拌，攪拌速度200-300轉/分鐘，攪拌至冷卻塔II內 的溫度降至35-45°C止，完成降溫后，打開冷卻塔II的放料閥，將混合料漿A-2置入洗滌器 III 內；步驟四、將混合料漿A-2置入洗滌器III中后，向洗滌器III中注入純水，邊注水邊洗 滌，洗滌器III的洗滌轉速500-700轉/分鐘，洗滌至混合料漿A-2的pH值呈6. 4-6. 9止， 后將洗滌器III的轉速設置為1000-1500轉/分鐘，進行離心脫水，脫水至混合料漿A-2的 含水量為20% -30%止，停止脫水，制得混合料漿B ；步驟五、將混合料漿B重新放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入硫酸 20 % -25 %、氫氟酸10 %，然后加入純水100-150L，攪拌20-30分鐘，攪拌速度為200-300轉 /分鐘；步驟六、第二次升溫反應，開啟反應釜I的溫控裝置，使反應釜I內的溫度升至 85-95°C，反應2-5小時，反應過程中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間3_9分鐘，每 次攪拌速度為200-300轉/分鐘，反應結束后，關閉電源，打開反應釜I上的尾氣排放閥，將 反應釜I內的廢氣排出，制得混合料漿C ；步驟七、先在冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿C置入冷卻塔II內，邊加 入邊攪拌，攪拌速度200-300轉/分鐘，攪拌至混合料漿C的溫度降至35-45°C止，形成混合 料漿D ；步驟八、將混合料漿D置入洗滌器III中，向洗滌器III中通入純水，開機洗滌，洗滌器 III的洗滌轉速為500-700轉/分鐘，洗滌至使混合料漿D的pH值呈6. 4-6. 9止，然后將洗 滌器III的轉速調整為1000-1500轉/分鐘，進行離心脫水，制得混合料漿E，脫水后的混合 料漿E含水量為20% -30% ；步驟九、再將混合料漿E放入反應釜I內，按石墨的重量百分比加入氧化劑25%和絡 合劑15% -20%，或氧化劑50%或絡合劑30% -40%，然后加入純水100-150L，攪拌20-30 分鐘，攪拌速度200-300轉/分鐘；步驟十、第三次升溫反應，將反應釜I的溫度升至85-95°C，反應5-8個小時，反應過程 中每隔1小時進行一次攪拌，每次攪拌時間為3-7分鐘，每次攪拌速度為200-300轉/分鐘， 反應完成后，打開尾氣閥，排出廢氣，制得混合料漿F ；步驟十一、先向冷卻塔II內加入1000L的純水，后將混合料漿F置入冷卻塔II內，邊加入邊攪拌，攪拌速度200-300轉/分鐘，攪拌至冷卻塔II內的溫度降至35-45°C止，形成 混合料漿G ；步驟十二、先向洗滌器III中通入純水，并將洗滌器III的轉速調整為500-700轉/分 鐘，后加入混合料漿G，邊加入邊洗滌，洗滌至混合料漿G的pH值呈6. 4-6. 9止，后將洗滌器 III的轉速調整為1000-1500轉/分鐘，進行離心脫水，脫水后制得混合料漿H，混合料漿H 的含水量為20% -30% ；步驟十三、將脫水后的混合料漿H送至烘干設備上烘干，烘干溫度為150-350°C，烘干 后的含水量< 0. 1%，碳含量為99. 9991% -99. 9995%，制得產品；所述的氧化劑由濃度為98%的硫酸、濃度為98%的硝酸、濃度為30% -33%的鹽酸和 濃度為40% -45%氫氟酸組成，各物料的重量比為硫酸32% -38% 硝酸-2% 鹽酸 32% -38% 氫氟酸 22% -35% ；所述的絡合劑，為乙二胺四乙酸、氟化銨和二巰基丙醇組合，各物料的重量比為乙二胺 四乙酸30% -33% 氟化銨30% -33% 二巰基丙醇34% -40%。
2.根據權利要求1所述的一種高純度天然石墨的提純方法，其特征在于所述的天然 石磨的粒度為100-10000目。
3.根據權利要求1所述的一種高純度天然石墨的提純方法，其特征在于所述的純水， 為經過離子交換樹脂處理過的不含Ca2+、Mg2+、CL—、Si2+雜質離子的水。
全文摘要
一種高純度天然石墨的提純方法，本發明采用高溫提純石墨的方法，經過高溫反應、化學提純、洗滌、脫水后獲得高純度的石墨，本方法利用氧化劑、絡合劑與天然石墨進行反應，去除原料中雜質，得到微量元素含量低，性能穩定的石墨。本發明工藝對含碳量＞60％的石墨原料進行純化，得到純度大于99.9991％，灰粉＜1PPM，微量元素＜0.5PPM的石墨，具有工藝簡單，易于操作，生產效率高，耗電量低，不需要大型的加工設備，節約生產成本。
文檔編號C01B31/04GK102001649SQ20101055885
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者侯玉奇 申請人:洛陽市冠奇工貿有限責任公司