[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)高純天然石墨的方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110442913.5
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102557019A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王振廷;孟君晟;趙春香;徐家文;孫儉峰;梁剛
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江科技學院
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 李富華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機非金屬材料提純技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種生產(chǎn)高純天然石墨的方法及其裝置。

背景技術(shù)

高純石墨指石墨質(zhì)量比含量在99.9%以上的石墨，其具有耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)電性好、抗熱震性、自潤滑、易于精密機加工等優(yōu)點，是理想的無機非金屬材料。作為替代性材料，在高科技、新技術(shù)領(lǐng)域有著寬廣的應(yīng)用空間。以高純石墨為原料生產(chǎn)高純石墨坩堝、石墨電極、澆鑄燒結(jié)模具、細結(jié)構(gòu)模壓石墨和熱解石墨等。這些高純石墨產(chǎn)品被廣泛的應(yīng)用于原子能工業(yè)、國防和航空等高精端特殊要求的場合。天然石墨提純方法主要有：堿酸提純法、氫氟酸提純法、氯化焙燒提純法和高溫提純法。這些常規(guī)石墨提純方法雖然使石墨純度達到一定要求，但是也存在反應(yīng)時間長、廢水和尾氣難處理、污染環(huán)境等問題。近年來，隨著低碳環(huán)保口號的提出，人們更加注意在生產(chǎn)高純石墨的同時減少對環(huán)境的污染。因此，既要生產(chǎn)出高純石墨，又要克服前期投入高、提純時反應(yīng)時間長、廢水和尾氣難處理等問題，就成為石墨提純制造業(yè)急需研究解決的重要課題。采用等離子發(fā)生器提純天然石墨，既保障了石墨原始晶態(tài)結(jié)構(gòu)性質(zhì)不發(fā)生變化，又具有環(huán)保、操作簡單、設(shè)備成本低、生產(chǎn)效率高，并可連續(xù)化生產(chǎn)等特點，因此利用等離子發(fā)生器提純天然石墨具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種生產(chǎn)高純天然石墨的方法及其裝置，其特征在于，生產(chǎn)高純天然石墨的步驟為：

首先用惰性氣體運載天然石墨粉進入等離子發(fā)生器，惰性氣體壓力：0.8MPa，送粉量80-150g/min，冷卻水流速：1.0-1.5M/s，采用80KW等離子發(fā)生器，調(diào)節(jié)其工作電流為10-80A，工作電壓為30-85V；使等離子發(fā)生器陰陽極之間所產(chǎn)生的溫度為3500-4000℃的高溫區(qū)，天然石墨粉在通過3500-4000℃的高溫區(qū)時，天然石墨粉中所有的灰分氣化揮發(fā)，從而使石墨質(zhì)量比純度達到99.9%以上；在提純過程中，天然石墨粉始終處于惰性氣體的保護狀態(tài)。

所述的惰性氣體為氬氣、氮氣、氦氣或氖氣。

所述的氣體通道設(shè)計在絕緣體部位。

所述的陰極材料為鎢或石墨；陽極材料為紫銅板。

所述的天然石墨粉質(zhì)量純度為90-98%。

所述所有的灰分主要含有SiO₂、A1₂O₃、Fe₂O₃、CaO和MgO。

所述生產(chǎn)高純天然石墨的裝置是在陽極和陰極水冷套之間固定絕緣體，陰極水冷套中心固定陰極，陽極上部為梯形張口，陰極段為梯形，兩個梯形的圓錐角相同，陰極的梯形段伸入陽極上部梯形張口內(nèi)；陽極、陰極、陰極水冷套和絕緣體同軸。在絕緣體上開一個徑向氣體和石墨粉通道；或者徑向氣體通道開在絕緣體上，石墨粉通道開在陽極上部的梯形張口段。

所述陽極的圓柱壁中設(shè)置陽極冷卻水通道；陰極水冷套中設(shè)置陰極冷卻水通道。

本發(fā)明的優(yōu)點是克服了原有石墨提純方法反應(yīng)時間長、廢水和尾氣難處理、污染環(huán)境等問題，所提純的天然石墨技術(shù)指標的質(zhì)量純度為99.9%以上，既保障了石墨原始晶態(tài)結(jié)構(gòu)性質(zhì)不發(fā)生變化，又具有環(huán)保、操作簡單、設(shè)備成本低、生產(chǎn)效率高，并可連續(xù)化生產(chǎn)的特點。

附圖說明：

圖1為生產(chǎn)高純天然石墨專用裝置之一結(jié)構(gòu)示意圖（氣體與粉末通道設(shè)計在絕緣體部位）。

圖2為生產(chǎn)高純天然石墨專用裝置之二結(jié)構(gòu)示意圖（氣體通道設(shè)計在絕緣體部位，粉末通道設(shè)計在陽極部位）。

具體實施方式

本發(fā)明目提供一種生產(chǎn)高純天然石墨的方法及其裝置。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明予以說明。

如圖1所示的生產(chǎn)高純天然石墨專用裝置之一結(jié)構(gòu)示意圖，圖中氣體與粉末通道設(shè)計在絕緣體部位。所述生產(chǎn)高純天然石墨的裝置的結(jié)構(gòu)是在陽極1和陰極水冷套6之間固定絕緣體7，陰極水冷套6中心固定陰極4，陽極1上部為梯形張口，陰極下段為梯形，兩個梯形的圓錐角相同，陰極的梯形段伸入陽極上部梯形張口內(nèi)；陽極1、陰極4、陰極水冷套6和絕緣體7同軸。在絕緣體上開一個徑向氣體和石墨粉通道2；或者如圖2所示，徑向氣體通道2.2開在絕緣體7上，石墨粉通道2.3開在陽極1上部的梯形張口段。在陽極的圓柱壁中設(shè)置陽極冷卻水通道8；在陰極水冷套6中設(shè)置陰極冷卻水通道5。