石墨如何提纯?
金刚石的熔点是3823K,石墨的熔点是3773碍。石墨熔点低于金刚石。
比较石墨和金刚石的熔点不能单纯地从键能的方面予以考虑,如果忽视掉熔化时开裂键的个数,那么得到的数据也不可取。
石墨提纯:占化学提纯和物理提纯两种办法。
(1)化学提纯是使用石墨耐酸、碱、抗腐蚀的性质,用酸、碱处理石墨精矿,使杂质溶解,然后洗刷掉,进步精矿档次。化学提纯可获档次为99%的高碳石墨。化学提纯有多种办法,国内使用最广的是氢氧化钠高温熔融法。
基本原理是在500℃以上高温条件下,使石墨中的杂质(以硅酸盐矿藏为主)与烧碱,即NaOH起反响,生成水溶性反响物,用水浸取反响物,即可消除掉部分杂质,另一部分杂质,如铁的氧化物,碱熔后用HCl中和,生成可溶子水的氯化铁,用水洗刷即可除去。
上述工艺流程中,NaOH浓度为50%左右,与石墨按1:0.8的份额混合,即出产1t高碳石墨耗费NaOH0.4t左右。HCl的参加量约为石墨的30%。燃料用煤约为o.6一o.7t。碱熔法所用设备主要有锚式搅拌机,熔融炉、螺旋浆搅拌机、V型洗刷槽等。回收率85-90%,出资15-20万元。这种,工艺虽较先进,但也存在耗水量大、石墨流失多,出产率较低,耗碱量大,且排放的废液污染环境等不足。
由上原因,本钱较高。为解决或改善上述不足,河南省地矿厅岩矿测试中心研制了提纯高碳石墨新工艺,以离心洗刷取代V型洗刷槽,将废液处理后循环使用。选用这种新工艺,可降低资料本钱50%左右,节水50%左右,产率进步10%左右,并减少了废液对环境的污染。石墨固定碳含量大于99%,回收率达 92.8%。
(2)物理提纯即高温提纯,使用石墨耐高温的性质,将其置于电炉中,隔绝空气加热到2500℃,使灰分(即杂质)挥发掉,然后进步精矿档次。高温提纯可获档次为99.9%的高纯石墨。