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6种常见的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术

作者:小编 发布时间:2021-08-31
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石墨是一种重要的非金属矿物,经过选矿后可以应用于光学、能源、航天、环境、新材料等诸多领域。因此,石墨矿选矿工艺技术具有重要的战略意义。墨矿常伴有应时、伊利石、高岭石、红柱石、绢云母和少量黄铁矿、褐铁矿、电气石、和解石等,需要提纯除杂才能应用。常见的石墨提纯方法有六种:选择性絮凝法、浮选法、碱酸法、酸浸法、氯化焙烧法和高温焙烧法。

6种常见的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术(图1)

1.石墨矿选择性絮凝法。

选择性絮凝法选矿石墨矿,需要在含有两种或两种以上成分的悬浮液中加入聚合物絮凝剂,使絮凝剂选择性吸附悬浮液中的某些成分,通过桥链产生絮凝沉淀,从而达到成分分离的目的。

主要絮凝剂有硅酸钠、六偏磷酸钠、木质素淀粉、羧甲基纤维素和水玻璃作为分散剂,木薯粉、橡子粉、海藻酸钠和聚丙烯酰胺作为絮凝剂选矿石墨矿。选择性絮凝石墨矿选矿方法和设备简单,成本低,但固定碳回收率低,只有40%左右。

6种常见的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术(图2)

2.石墨矿浮选法。

浮选是石墨矿物选矿的常用方法,主要通过添加一系列浮选药物来丰富气液界面中选择的目标矿物,从而实现与杂质矿物的分离,达到选矿的目的。

石墨本身具有良好的天然可浮性和疏水性,因此常规石墨矿可以通过浮选工艺选矿。选矿过程中,为了保护石墨的大鳞片,一般采用多段磨矿、多次选择、粗精矿再磨再选的工艺流程。煤焦油是石墨矿浮选法中常用的捕收剂,松醇油或丁醚油是起泡剂,水玻璃和氟硅酸钠是抑制剂。

提纯石墨矿浮选法可以使石墨品位达到80%~90%,甚至95%左右,而且该石墨提纯方法药耗低,能耗低,成本低。但是,当石墨矿中含有极细的硅酸盐矿物和钾、钙、钠、镁、铝等元素的化合物时,在磨矿阶段不能实现单体解离,需要在浮选法后用其它工艺再次选矿。

6种常见的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术(图3)

3.石墨矿碱酸法。

酸碱法选矿石墨矿是目前比较成熟的工艺方法,可分为碱熔和酸浸两个过程。

碱熔过程:在高温条件下,利用熔融状态下的碱和石墨中的酸性杂质(硅酸盐、硅铝酸盐、应时)发生化学反应,产生可溶性盐,然后通过洗涤去除杂质。

酸浸过程:利用酸与金属氧化物杂质的反应,将碱熔过程中一些无反应的杂质转化为可溶性盐,然后通过洗涤方法去除杂质,与石墨分离,提高石墨纯度。

提纯石墨矿碱酸法可使石墨品味达99.5%,设备简单,能耗低,一次性投资少。但是这种石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术的酸碱对设备有很强的腐蚀性,选矿后的废水污染严重。此外,还有石墨流失的缺点。

6种常见的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术(图4)

4.石墨矿酸浸法。

酸浸法选矿石墨矿可采用硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸等方法。其中硫酸和盐酸更适合浸出酸,浸出能力强,但有些硫酸盐溶解度小,盐酸价格高;硝酸氧化挥发性强,见光容易分解,容易产生剧毒光气,高温下容易爆炸;氢氟酸不能发生氧化反应或还原反应。关键是能有效溶解SiO2和硅酸盐。石墨与氢氟酸充分混合后,氢氟酸会与石墨中的杂质发生反应,产生溶于水的化合物和挥发物,然后通过水洗去除可溶性杂质,得到高纯度石墨。

石墨矿氢氟酸提纯能有效去除矿物杂质,能耗低。但是这种石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术毒性大,环境污染大。

6种常见的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术(图5)

5.石墨矿氯化焙烧法。

氯化焙烧法选矿石墨矿,主要是在石墨矿中加入适量的还原剂,然后在特定的氛围和设备下高温焙烧,使矿物中的有价金属与氯结合,然后转化为低熔点沸点的气相或凝聚相金属氯化物,从而沉淀并实现与其他成分的有效分离,获得高纯度石墨。

氯化焙烧提纯石墨矿效率高,能耗低,成本低。然而,氯具有很强的腐蚀性和毒性,对环境污染很大。

6种常见的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术(图6)

6.石墨矿高温焙烧法。

石墨矿的熔点很高(熔点3652℃,沸点4250℃),远高于其他杂质矿物。高温烘焙选矿石墨利用石墨的熔点差异进行选择,将石墨矿加热到2700~3000℃,大部分杂质已经气化,可以有效分离石墨和杂质。高温烘焙选矿石墨矿可以达到99.99%甚至更高的品味,但能耗高,对设备要求高,对石墨原矿的纯度有一定的要求。

6种常见的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术(图7)

以上是六种常见的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺技术。至于选择哪一种,需要根据石墨矿的矿石性质、选厂条件、投资预算等因素来决定。建议在选择工艺时,首先对石墨矿进行选矿试验,并通过试验报告选择纯化工艺,以获得理想的石墨提纯方法和石墨矿选矿工艺效益。

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