石墨是一種碳質非金屬礦物,屬高性能晶體碳材料,具有優良的導熱、導電、耐高低溫、抗輻射、抗腐蝕、自潤滑等性能,被廣泛應用于冶金、機械、汽車、原子能、醫藥、軍工、電池和航空航天等領域,已成為21世紀高、新、尖科技領域材料必不可少的原料之一,在國民經濟建設中占有越來越重要的地位,正如國際業內專家預言: “20世紀是硅的世紀,21世紀將是碳的世紀”。
我國天然石墨分布廣泛,資源豐富,其資源儲量和產量均居世界靠前,但隨著科技的不斷進步,普通的高碳石墨已無法滿足高新技術產業的要求。無論是用于制造人造金紅石、密封、電極、導熱,還是用于核電、國防、航空航天等領域,石墨中固定碳的含量都要求在99%以上,因此,石墨的提純對當今世界的發展至關重要。
石墨的工藝特性主要取決于它的結晶形態,根據結晶形態的不同,工業上可將天然石墨分為致密結晶狀石墨(塊狀石墨)、隱晶質石墨(土狀石墨) 和鱗片石墨三類。
塊狀石墨在自然界中比較罕見,是價值最高的石墨礦。其結晶狀態最好,顆粒直徑大于 0.1 mm,結晶肉眼可見,比表面積范圍集中在 0.1 ~ 1m2/g,呈致密的塊狀構造,固定碳含量為60%~65%,有時高達80%~ 90%,但其可塑性和滑膩性沒有鱗片石墨好;
土狀石墨的結晶狀態最差,晶體直徑小于1μm,比表面積主要分布于1~5m2/g,是微晶石墨的集合體,只有在電子顯微鏡下才能見到完整的晶型,表面呈土狀,缺乏光澤和潤滑性,可浮性差,但品位較高,固定碳含量一般為60%~80%,少數可達90%以上;
鱗片石墨是自然界中可浮性最好的礦石之一,經過多次磨礦、多次選別可得到高品位的石墨精礦,該類礦石的可浮性、潤滑性、可塑性等均優于其他類型石墨,因此其工業應用價值最大。
本論文根據鱗片石墨的特點,詳細介紹了鱗片石墨的提純方法和原理,并對浮選法、堿酸法、氫氟酸法、氯化焙燒法、高溫提純法的優缺點進行比較和討論,同時對鱗片石墨的提純技術的發展方向提出建議,為今后鱗片石墨的研究提供參考和借鑒。
鱗片石墨的基本概況
鱗片石墨經高壓變質而成,一般呈青灰色,風化呈黃褐色或灰白色,多產于麻巖、片巖、結晶石灰巖以及矽卡巖中,共生礦物較復雜,主要成分為片狀結晶碳,伴有長石、石英、黑云母、黃鐵礦、磁黃鐵礦、金紅石等雜 質礦物。礦石中石墨為晶質鱗片狀或葉片狀,呈黑色或鋼灰色,主要賦存在長石、石英或透輝石、透閃石顆粒之間,具有明顯的定向排列,與層方向一致。鱗片石墨大多為天然顯晶質石墨,呈層狀結構,其形似魚鱗狀,屬六方晶系,結晶狀態較好,粒度直徑為0.05~1.5μm,片厚0.02~ 0.05 mm,最大鱗片可達4~5 mm,石墨碳含量一般在2%~5%或10%~ 25%左右。
鱗片石墨主要分布在澳大利亞、巴西、加拿大、中國和馬達加斯加,我國鱗片石墨主要集中在黑龍江、山東和內蒙古等地。黑龍江的蘿北地區擁有我國儲量最大的鱗片石墨礦床,儲量為1348萬噸。鱗片石墨可以生產為3個級別的產品,1級石墨鱗片直徑最大,2級石墨鱗片尺寸中等,3級是細鱗片石墨,經選別富集后鱗片石墨含碳量一般為80%~99.5%。
今天的內容就先講到這里吧,下節我們講鱗片石墨的提純方法。