石墨如何提純?
金剛石的熔點是3823K,石墨的熔點是3773K。石墨熔點低于金剛石。
比較石墨和金剛石的熔點不能單純地從鍵能的方面予以考慮,如果忽視掉熔化時開裂鍵的個數,那么得到的數據也不可取。
石墨提純:占化學提純和物理提純兩種辦法。
(1)化學提純是使用石墨耐酸、堿、抗腐蝕的性質,用酸、堿處理石墨精礦,使雜質溶解,然后洗刷掉,進步精礦檔次。化學提純可獲檔次為99%的高碳石墨。化學提純有多種辦法,國內使用最廣的是氫氧化鈉高溫熔融法。
基本原理是在500℃以上高溫條件下,使石墨中的雜質(以硅酸鹽礦藏為主)與燒堿,即NaOH起反響,生成水溶性反響物,用水浸取反響物,即可消除掉部分雜質,另一部分雜質,如鐵的氧化物,堿熔后用HCl中和,生成可溶子水的氯化鐵,用水洗刷即可除去。
上述工藝流程中,NaOH濃度為50%左右,與石墨按1:0.8的份額混合,即出產1t高碳石墨耗費NaOH0.4t左右。HCl的參加量約為石墨的30%。燃料用煤約為o.6一o.7t。堿熔法所用設備主要有錨式攪拌機,熔融爐、螺旋漿攪拌機、V型洗刷槽等。回收率85-90%,出資15-20萬元。這種,工藝雖較先進,但也存在耗水量大、石墨流失多,出產率較低,耗堿量大,且排放的廢液污染環境等不足。
由上原因,本錢較高。為解決或改善上述不足,河南省地礦廳巖礦測試中心研制了提純高碳石墨新工藝,以離心洗刷取代V型洗刷槽,將廢液處理后循環使用。選用這種新工藝,可降低資料本錢50%左右,節水50%左右,產率進步10%左右,并減少了廢液對環境的污染。石墨固定碳含量大于99%,回收率達 92.8%。
(2)物理提純即高溫提純,使用石墨耐高溫的性質,將其置于電爐中,隔絕空氣加熱到2500℃,使灰分(即雜質)揮發掉,然后進步精礦檔次。高溫提純可獲檔次為99.9%的高純石墨。