[發(fā)明專利]一種無氟化學提純天然石墨的工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011120957.1
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112047336B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 王振波
• 申請（專利權）人: 王振波
• 主分類號: C01B32/215
• 分類號: C01B32/215
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種無氟化學提純天然石墨的工藝，屬于天然石墨加工領域，具體包括以下步驟：將待提純的天然石墨制品與濃硫酸及雙氧水混合，加熱反應后，固液分離，洗滌沉淀物得到濾餅Ⅰ；將濾餅Ⅰ與乙二胺四乙酸溶液和氫氧化鈉的混合溶液或乙二胺四乙酸二鈉鹽的水溶液混合，加熱反應后，固液分離，洗滌沉淀物得到濾餅Ⅱ；將濾餅Ⅱ與氫氧化鈉溶液混合，加熱攪拌反應后，加熱至400?600℃焙燒2?5h，固液分離，洗滌沉淀物得到濾餅Ⅲ；將濾餅Ⅲ與鹽酸溶液混合，加熱反應后，固液分離，洗滌沉淀物，干燥得到提純后的天然石墨。本發(fā)明簡單易行，易于批量生產(chǎn)，能夠將95％左右的天然鱗片石墨、球形石墨以及其他天然石墨制品提純至99.95％以上。

技術領域

本發(fā)明屬于天然石墨加工領域，具體涉及一種不使用氫氟酸提純天然鱗片石墨、天然球形石墨等天然石墨制品的化學提純方法。

背景技術

天然石墨深加工產(chǎn)品應用于電子、能源等領域時，對其純度要求較高，一般要達到99.9％以上，其中鋰離子電池負極材料用的球形石墨的純度要求為99.95％以上。天然石墨礦石開采后，經(jīng)過粉碎和浮選，純度只能達到95％左右，因此必須增加一道提純工藝。

目前國內外針對天然石墨的純化技術主要有酸堿法、混酸法及高溫法。酸堿法采用氫氧化鈉與石墨混合高溫灼燒去除石墨中的硅、鋁等雜質，再使用硫酸、鹽酸等混酸體系在一定溫度下與石墨反應，去除其他金屬雜質。該方法雖然避免使用了氫氟酸，但混堿高溫反應時，對石墨表面氧化程度高，對鱗片及球形表面的破壞大，反應生成的偏硅酸鈉較難去除等問題，導致整體收率低，灰分高；混酸法主要使用氫氟酸、硝酸及鹽酸的混酸體系，于85℃的液相中反應，反應較溫和，工藝簡單，收率高，成本較低，是目前最常用的化學提純方法，但因氫氟酸對環(huán)境的巨大污染難以徹底處理，目前該方法面臨巨大的環(huán)保壓力。高溫法通過將材料加熱至3000℃以上將雜質完全氣化分離，但生產(chǎn)成本過高，為混酸法的2-3倍以上，不具備市場競爭力。

因此研發(fā)一種成本與混酸法接近，不使用氫氟酸的改良化學提純技術勢在必行。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中提純天然石墨的方法成本高、收率低、污染嚴重的問題，提供一種無氟化學提純天然石墨的工藝。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種無氟化學提純天然石墨的工藝，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將待提純的天然石墨制品與濃硫酸及濃度為30％-50％的雙氧水以1g：(0.5-1)mL：(0.4-0.7)mL的比例混合，加熱至70℃以上，反應3-6h后，固液分離，將沉淀物洗滌至PH為6-7，得到濾餅Ⅰ；

步驟二、將濾餅Ⅰ與乙二胺四乙酸溶液和氫氧化鈉的混合溶液或乙二胺四乙酸二鈉鹽的水溶液混合，其中，濾餅Ⅰ與乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸二鈉鹽的質量比為1g：(0.1-0.4)g，其中乙二胺四乙酸溶液的濃度為8％-15％，乙二胺四乙酸與氫氧化鈉的質量比為1：(0.3-0.6)，乙二胺四乙酸二鈉鹽的水溶液的濃度為10％-20％，加熱至70℃以上反應3-6h后，固液分離，將沉淀物洗滌至PH為6-7，得到濾餅Ⅱ；

步驟三、將濾餅Ⅱ與濃度為30％-40％的氫氧化鈉溶液混合，混合質量比為濾餅Ⅱ：氫氧化鈉為1：0.2-0.5，加熱至70-80℃攪拌反應30min后，加熱至400-600℃焙燒2-5h，反應結束后，固液分離，將沉淀物洗滌至PH為6-7，得到濾餅Ⅲ；

步驟四、將濾餅Ⅲ與濃度為20％-30％的鹽酸溶液混合，質量體積比為1g：0.8-1.5ml，加熱至70℃以上反應2-5h后，固液分離，將沉淀物洗滌至PH為6-7，干燥得到提純后的天然石墨。

進一步的，步驟一中，所述待提純的天然石墨制品的灰分小于5％。

進一步的，步驟一中，所述濃硫酸的濃度為92％-98％。

相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：