[發明專利]一種石墨提純的方法

在審

• 申請號: 201711415244.6
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108069422A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 任東風;文貴強;李玉峰;陳濤;王文齊;劉斌;鄧嗣敏;陸玉;靳小濤;邵輝
• 申請（專利權）人: 凱盛石墨碳材料有限公司
• 主分類號: C01B32/215
• 分類號: C01B32/215
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 陳俊

本發明公開一種石墨提純的方法，包括以下步驟：S1、準備石墨粉，對石墨粉進行混勻、篩分及除雜處理，得到待提純的石墨粉原料；S2、將待提純的石墨粉原料平鋪于加熱平臺，形成石墨粉料層；S3、在加熱平臺上方設置激光器，通過激光器對石墨粉料層連續遍歷掃描，進行輻照加熱，使石墨粉原料中的雜質氣化；S4、冷卻后得到固定碳含量99.9%～99.99%的石墨；采用激光輻照加熱的方法，在石墨本身不受影響的前提下使石墨粉原料中的雜質以氣體的形式揮發出來，得到高純度的石墨，極大降低了能量的損耗和成本，此外，激光加熱溫度達3000℃以上，能夠有效快速地使雜質氣化，提高了提純效率。

技術領域

本發明涉及一種石墨提純的方法。

背景技術

石墨是碳的一種結晶礦物，與金剛石互為同素異形體，被譽為“黑色的金子”，是一種非常重要的礦物材料。高純石墨是指含碳量大于99.99%的石墨，具有強度高、抗熱震性好、耐高溫、抗氧化、電阻系數小等優點，廣泛應用于冶金、化工、航天、電子、機械、核能等工業領域。行業的不斷發展對石墨純度的要求越來越高，高效節能地制備高純石墨對石墨利用價值的提升具有重要作用。

目前，石墨提純的手段主要包括：浮選法、堿酸法、氫氟酸法、氯化焙燒法以及高溫法。作為傳統的選礦手段，浮選法提純石墨最終的品位最高在98%以下，對固定碳含量的提升有限，由于整個流程操作簡單，工藝成熟，通常作為預處理對石墨原礦進行初步提純。

堿酸法、氫氟酸法、氯化焙燒法均屬于化學法提純。堿酸法提純石墨能源耗損大，提純效率低，設備損耗嚴重，同時有價礦物流失較多，最終產品純度達不到99.9%。氫氟酸法提純盡管能將石墨固定碳含量提高到99.9%及以上，但它具有成本高、腐蝕性強、環境污染較大等缺點，生產過程中須對安全與水處理進行嚴格的監控。氯化焙燒法提純石墨提純效率和回收率高，但工藝條件不穩定、純化成本較高、尾氣難處理造成空氣污染嚴重等。此外，氯氣有一定毒性、對設備腐蝕嚴重等一系列缺點，可控性差，限制了該法很難被推廣應用。

高溫法提純石墨是最綠色環保的提純手段，同時石墨純度可達99.99%及以上。但高溫法對設備要求很高，造成投資、生產成本高等缺點，此外，高溫法巨大的能耗和低產量使這種方法的應用領域極為有限，不能實現長時間連續量產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種石墨提純的方法，該方法能夠解決目前高溫提純的缺陷, 工藝操作簡單、能耗低、無污染、耗時短、生產成本低，最終固定碳含量可達99.9%～99.99%。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種石墨提純的方法，包括以下步驟：

S1、準備石墨粉，對石墨粉進行混勻、篩分及除雜處理，得到待提純的石墨粉原料；

S2、將待提純的石墨粉原料平鋪于加熱平臺，形成石墨粉料層；

S3、在加熱平臺上方設置激光器，通過激光器對石墨粉料層連續遍歷掃描，進行輻照加熱，使石墨粉原料中的雜質氣化；

S4、冷卻后得到固定碳含量99.9%～99.99%的石墨。

進一步的，步驟S2平鋪之前還包括預處理步驟，預處理步驟通過浮選法對石墨粉原料進行初步提純，使固定碳含量為95%～96%；然后對初步提純的石墨粉原料進行脫水與干燥處理，使石墨粉原料含水率為0.1%。

進一步的，所述輻照加熱的溫度在3000℃以上，加熱時間0.1min～10min。

進一步的，所述激光器的發射光為線形或矩形。

進一步的，所述加熱平臺位于真空腔內，在激光器輻照加熱過程中對真空腔內持續通入保護氣體，石墨粉原料揮發的雜質跟隨保護氣體排出真空腔。

進一步的，所述保護氣體采用氬氣或氮氣。