從石煤中提取石墨的工藝研究.pdf

1、石墨具有優(yōu)異的性質(zhì)和廣泛的用途，隨著科技的進(jìn)步，石墨材料已經(jīng)滲透到工業(yè)的各個應(yīng)用領(lǐng)域。新型的高純石墨材料的開發(fā)應(yīng)用與石墨深加工技術(shù)有很大前景，已經(jīng)作為新型產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用于科技領(lǐng)域。本論文是橫向課題，主要目的是探索運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐的最佳工藝。本文以湖北省十堰市竹溪縣某煤礦企業(yè)在開采過程中所采出的石煤資源為研究對象，以從石煤中提取出石墨方法為研究目標(biāo)，探究了從石煤中提取石墨的工藝。檢測得出所用原礦固定碳含量為74.02％，該礦中的雜質(zhì)礦物相應(yīng)有

2、云母、石英、碳酸鈣等。
　　本文經(jīng)過前期查閱大量文獻(xiàn)，比較分析石墨提純的五種方法，結(jié)合目前實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題，探究了堿酸法提取石墨工藝。從化學(xué)反應(yīng)原理、以及熱力學(xué)和動力學(xué)的角度分析，堿熔焙燒工藝中，NaOH和雜質(zhì)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，需要找到最優(yōu)溫度，解決反應(yīng)速度與反應(yīng)程度的矛盾，以實(shí)現(xiàn)提高石墨產(chǎn)品的純度和經(jīng)濟(jì)效益的平衡，并初步選定溫度在400-900℃之間。
　　實(shí)驗(yàn)以堿酸法作為提取石墨的研究方法，固定碳含量為工藝參數(shù)，通過單

3、因素實(shí)驗(yàn)分析了篩網(wǎng)目數(shù)、NaOH投加量、焙燒溫度、焙燒時間、鹽酸濃度、鹽酸用量、酸浸時間等各個因素與石墨提取效果的相關(guān)性，最終確定整個實(shí)驗(yàn)最佳的工藝組合條件為：選擇150～200目級別的原礦，NaOH/C的質(zhì)量比為3.8g/10g、堿熔焙燒溫度600℃、堿熔焙燒時間90min，鹽酸濃度8％、HCl/C的用量比為20ml/5g、酸浸溫度80℃、酸浸時間150min。在此工藝條件下樣品固定碳含量能夠從74.02％提升到90.43％。

4、　　運(yùn)用SEM、XRD、XPS和拉曼光譜分析等4種檢測方法，分析原礦和堿酸法純化后樣品的晶體結(jié)構(gòu)與元素成分，檢測結(jié)果表明，堿酸法提取石墨有很好的去雜效果，固定碳含量得到了提升，證實(shí)了從該石煤中提取石墨具有可行性。再根據(jù)石煤原礦企業(yè)的實(shí)際情況，結(jié)合堿酸法提取石墨工藝的生產(chǎn)成本，分析了工藝的實(shí)施能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。最后驗(yàn)證了酸法提取石墨工藝實(shí)施的可行性，估算出該工藝的實(shí)施能夠?yàn)槠髽I(yè)每年帶來327.6萬元的經(jīng)濟(jì)效益，