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2024-05-31 來源:鑫海礦裝 (472次瀏覽)
鱗片石墨根據結晶形態可分為兩類:隱晶質(土狀)和鱗片石墨。常見的鱗片石墨通常呈現天然顯晶質,具有層狀結構,形狀酷似魚鱗,屬于六方晶系。它主要存在于麻巖、片巖等地質環境中,常呈青灰色,經風化后可能呈現黃褐色或灰白色。其品位一般,同時可能伴有多種共生礦物,如長石、石英、黑云母、黃鐵礦、磁黃鐵礦以及金紅石等。針對不同的礦床特性和礦石性質,提純鱗片石墨的方法包括浮選法、堿酸法、氫氟酸法、氯化焙燒法以及高溫法。
浮選法提純工藝主要適用于低碳鱗片石墨礦石。由于鱗片石墨具有較好的可浮性,其工藝流程采用粗精礦多段再磨多段再選的方式,這有助于及時篩分出已經解離的大鱗片石墨,避免因反復磨碎而導致破碎。在浮選過程中,常用的浮選藥劑包括煤油、柴油、重油、磺酸酯、硫酸酯、酚類和羧酸類等作為捕收劑,而2#油和4#油則作為起泡劑。同時,水玻璃和氟硅酸鈉被常用作抑制劑,以有效地將石墨與其他雜質礦物分離。
浮選法提純可使石墨品位達到80%~95%,甚至是 97% 左右,且該方法藥耗低、能耗低、成本低。但工藝需要多次精選,中礦返回量大,流程復雜,且生產過程不易控制。此外,石墨礦中夾雜的極細硅酸鹽礦物及鉀、鈣、鈉、鎂、鋁等元素的化合物,磨礦階段無法實現單體解離,因此需要在浮選法后使用其他工藝進行進一步提純。
鱗片石墨礦堿酸提純法主要適于中碳石墨和高碳石墨礦。鱗片石墨礦堿酸提純法主要是由堿熔過程和酸浸過程組成。
堿熔過程:利用石墨耐酸堿的特性,將氫氧化鈉與石墨按一定比例混合后高溫煅燒。在熔融狀態下,堿與石墨中的部分雜質(如石英、硅酸鹽和硅鋁酸鹽等)發生化學反應,生成水溶性或酸溶性鹽。通過水洗除去這些雜質,從而實現石墨的提純。
酸浸過程:使在熔融過程中未與堿反應的雜質(如金屬氧化物)與酸發生反應,轉化為可溶性鹽。再通過洗滌去除這些雜質,以提高石墨的純度。
堿酸法提純可以使石墨品位達到99.5%。該方法具有設備簡單、適用性強、一次性投資小等優點,且可獲得高品位的石墨。然而,該工藝需要在高溫下進行,能量消耗大,耗水量也較大。同時,所用藥劑對設備有較強的腐蝕性。
氫氟酸提純法主要適于提純高碳石墨礦。石墨的耐酸性很好,尤其是對氫氟酸的耐性強。該方法是利用石墨中的主要雜質硅酸巖類與氫氟酸發生反應生成氟硅酸(或鹽),在一定溫度下反應一段時間后,生成可溶于水的化合物(或揮發物),然后通過水洗去除雜質,從而獲得高純度的石墨。為避免雜質(金屬離子)生成沉淀,常會在氫氟酸中添加少量的稀硫酸、稀鹽酸、稀硝酸或氟硅酸可以除去Ca、Mg、Fe等雜質元素的干擾。
該方法工藝流程簡單,可使石墨礦的提純品位高,成本低。然而,氫氟酸易揮發且具有劇毒和強腐蝕性,若使用不當可能導致安全事故和環境污染。使用過程中必須采取嚴格的安全防護措施,并對產生的廢水進行集中處理達標后才能排放。
氯化焙燒提純法主要適用于處理含硅酸鹽類石墨礦。首先在石墨礦中加入適量的還原劑,然后在一定氣氛和設備下通入氯氣,進行高溫焙燒。在高溫下,這使得氯氣與石墨中的雜質(如硅酸鹽、硅酸鋁鹽等)分解成SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等氧化物,這些氧化物與氯氣反應生成氣象或凝聚象的金屬氯化物及絡合物。再利用氯化物低沸點的性質,通過高溫焙燒,使其汽化逸出,從而實現雜質與石墨的有效分離,以獲得高純度的石墨。
該方法提純效率高,能源和成本都較低,回收率也較高。但使用的氯氣有毒且具有強腐蝕性,可能導致設備腐蝕和環境污染。此外,工藝穩定性不足,可能限制了石墨產品的純度。由于這些問題,該方法在實際生產中的應用相對較少。
高溫法適用于對石墨純度有嚴格要求的小批量生產。是利用石墨與雜質熔沸點的差異進行分離,而石墨的熔點為3652℃,沸點為4250℃,遠高于硅酸鹽等雜質的2750℃沸點,是自然界中熔沸點較高的物質之一。在高溫法中,將石墨礦加入石墨坩堝,在一定的氣氛下,利用特定設備將溫度升至2700℃以上,使雜質汽化逸出,從而實現石墨的提純。
該方法提純效率高,石墨純度可達99.99%。但其工藝能耗大,對設備和原料的要求較高。此外,對石墨原礦純度也有一定要求。生產過程中需要特定的高溫爐和嚴格的加熱條件,這導致生產成本相對較高。
隨著石墨在各個領域的應用不斷拓寬,對其純度的要求也越來越高。在實際的鱗片石墨礦選礦過程中,考慮礦石的性質、含有的雜質種類和含量、工藝條件以及經濟性等因素。需要根據選礦試驗來確定鱗片石墨礦的礦物性質,選擇適合的提純工藝和提純方法。這樣可以確保石墨產品達到所需的純度和品質要求,滿足不同領域的應用需求。
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