專利名稱:一種提純土狀石墨的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及土狀石墨的提純方法。
背景技術(shù):
土狀石墨又稱無定型石墨或隱晶質(zhì)石墨或微晶石墨。其礦石純度較鱗片石墨礦石純度高,但很難進(jìn)一步提純。這使得它的應(yīng)用受到極大限制。同時(shí)土狀石墨又具有其他石墨不同的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得高純度的土狀石墨在某些領(lǐng)域,特別是高科技領(lǐng)域有著特殊的用途。目前,土狀石墨的提純主要是化學(xué)方法,但有些方法成本高,有些對(duì)酸堿液的處理困難、環(huán)境污染較重,而且對(duì)土狀石墨純度的提高也難以令人滿意。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種工藝簡(jiǎn)單,提純純度高的,具有良好環(huán)保效果的土狀石墨提純方法。
本發(fā)明的工藝步驟為將經(jīng)過預(yù)處理的土狀石墨原料裝入艾奇遜石墨化電爐,裝爐時(shí),先用保溫材料墊好爐底,再將土狀石墨裝入電爐,形成爐芯,爐芯外包裹有保溫材料,并隔絕與空氣接觸,在爐內(nèi)升溫10-60小時(shí),當(dāng)爐內(nèi)溫度為1600-3000℃間一設(shè)定溫度后,并保溫0.5-12小時(shí),接著冷卻,出爐。
優(yōu)選的爐內(nèi)溫度為2300-2600℃一設(shè)定溫度。
所述的預(yù)處理的土狀石墨是指在裝爐前將石墨原礦進(jìn)粉碎、篩分或造型、干燥。
所述的篩分將破碎的原料選出合適的粒度。
所述造型是將原料用成型機(jī)壓制成粒狀、球狀或方磚狀等幾何形狀。
在篩分的土狀石墨與保溫材料之間用遇高溫后板結(jié)的碳素材料或遇高溫后碳化的木質(zhì),竹質(zhì)板材分開,以防止出爐時(shí)土狀石墨與保溫材料混料,降低產(chǎn)品的純度。
而造型土狀石墨則是直接裝入電爐形成爐芯,其外包裹保溫材料也可達(dá)到防止出爐時(shí)混料的效果。
所述的冷卻是將提純了的石墨在爐內(nèi)隔氧冷卻至可以出爐的溫度,即在30-100℃的條件下出爐。
本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單,由變壓整流供電裝置向艾奇遜石墨化電爐供電,利用爐內(nèi)電阻產(chǎn)生的焦耳熱提高爐內(nèi)溫度,根據(jù)產(chǎn)品不同純度要求將爐內(nèi)溫度提高到1600-3000℃,這時(shí)土狀石墨中的雜質(zhì)會(huì)由于高溫氣化而揮發(fā)出去,達(dá)到提純石墨的良好效果。如當(dāng)溫度上升到950℃時(shí),大部分揮發(fā)份就揮發(fā)出去了。又如鎂的沸點(diǎn)為1108℃,鈣的沸點(diǎn)為1484℃,鋁的沸點(diǎn)為2057℃。它們的氧化物被碳還原成金屬后,就在高溫狀態(tài)下?lián)]發(fā)出去了。某些不能和碳化合的單體金屬或化合物,如果分散度大,能直接汽化排出,如銅等。在本發(fā)明中通過對(duì)原料的預(yù)處理,可使提純效果更好,另外,本發(fā)明工藝更加的環(huán)保,經(jīng)過本發(fā)明處理提純的石墨其固定碳含量可在其原料的基礎(chǔ)上得到較大提高,試驗(yàn)證明可達(dá)到99.6%以上,可以極大地豐富土狀石墨的應(yīng)用范圍。本工藝不僅使土狀石墨的純度得到極大提高,而且賦于土狀石墨一些新的優(yōu)良性質(zhì)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1先將固定碳含量為88%的土狀石墨原料進(jìn)行粉碎至50毫米以下,接著將破碎的原料進(jìn)行篩分到粒度為1-50毫米,再進(jìn)行干燥。將干燥后的原料裝入艾奇遜石墨化電爐,裝爐時(shí),先用保溫材料墊好爐底,再用土狀石墨形成爐芯,并在土狀石黑的外圍用遇高溫后板結(jié)的碳素材料石油焦包裹,然后用保溫材料包裹與空氣隔絕。由于石油焦的作用可有效地防止出爐時(shí)混料現(xiàn)象。接下來進(jìn)行升溫,爐內(nèi)高溫是由變壓整流供電裝置向艾奇遜石墨化電爐供電,利用爐內(nèi)電阻產(chǎn)生的焦耳熱提高爐內(nèi)溫度。爐內(nèi)升溫12小時(shí),當(dāng)爐內(nèi)溫度提高到1800℃,并穩(wěn)定1小時(shí),土狀石墨中的雜質(zhì)會(huì)由于高溫氣化而揮發(fā)出去。接著進(jìn)行冷卻,將提純了的土狀石墨原料在爐內(nèi)隔氧冷卻至80℃后,出爐。再分級(jí),將經(jīng)提純的土狀石墨原料按粒度或純度進(jìn)行區(qū)分。最后,進(jìn)行包裝。成品的固定碳含量可達(dá)到92.38%。
實(shí)施例2先將固定碳含量為80%的土狀石墨原料進(jìn)行粉碎至50毫米以下,接著將破碎的原料進(jìn)行篩分到粒度為1-30毫米,再進(jìn)行干燥。將干燥后的原料裝入艾奇遜石墨化電爐,裝爐時(shí),先用保溫材料墊好爐底,再用土狀石墨形成爐芯,并在土狀石黑的外圍用遇高溫后板結(jié)的碳素材料石油焦包裹,然后用保溫材料包裹與空氣隔絕。同時(shí)由于石油焦的作用可有效地防止出爐時(shí)混料現(xiàn)象。接下來進(jìn)行升溫,爐內(nèi)高溫是由變壓整流供電裝置向艾奇遜石墨化電爐供電,利用爐內(nèi)電阻產(chǎn)生的焦耳熱提高爐內(nèi)溫度。爐內(nèi)升溫30小時(shí),當(dāng)爐內(nèi)溫度提高到2100℃,并穩(wěn)定8小時(shí),土狀石墨中的雜質(zhì)會(huì)由于高溫氣化而揮發(fā)出去。接著進(jìn)行冷卻,將提純了的土狀石墨原料在爐內(nèi)隔氧冷卻至60℃后,出爐。再分級(jí),將經(jīng)提純的土狀石墨原料按粒度或純度進(jìn)行區(qū)分。最后,進(jìn)行包裝。成品的固定碳含量可達(dá)到88.76%。
實(shí)施例3先將固定碳含量為88%的土狀石墨原料進(jìn)行粉碎至50毫米以下,接著將破碎的原料進(jìn)行篩分到粒度為5-30毫米,再進(jìn)行干燥。將干燥后的原料裝入艾奇遜石墨化電爐,裝爐時(shí),先用保溫材料墊好爐底,再用土狀石墨形成爐芯,并在土狀石黑的外圍用遇高溫后碳化的木質(zhì)、竹質(zhì)板材包裹,然后用保溫材料包裹與空氣隔絕。接下來進(jìn)行升溫,爐內(nèi)高溫是由變壓整流供電裝置向艾奇遜石墨化電爐供電,利用爐內(nèi)電阻產(chǎn)生的焦耳熱提高爐內(nèi)溫度。爐內(nèi)升溫40小時(shí),當(dāng)爐內(nèi)溫度提高到2300℃,并穩(wěn)定4小時(shí),土狀石墨中的雜質(zhì)會(huì)由于高溫氣化而揮發(fā)出去。接著進(jìn)行冷卻,將提純了的土狀石墨原料在爐內(nèi)隔氧冷卻至60℃后,出爐。再分級(jí),將經(jīng)提純的土狀石墨原料按粒度或純度進(jìn)行區(qū)分。最后,進(jìn)行包裝。成品的固定碳含量可達(dá)到97.41%。
實(shí)施例4先將固定碳含量為90%的土狀石墨原料進(jìn)行粉碎至30毫米以下,接著將破碎的原料篩分到粒度為0-3毫米和3-30毫米,前者通過壓制機(jī)壓制成方磚狀再進(jìn)行干燥。先用保溫材料墊好爐底,將干燥后的原料裝入艾奇遜石墨化電爐,形成爐芯,然后用保溫材料包裹與空氣隔絕。接下來進(jìn)行升溫,爐內(nèi)高溫是由變壓整流供電裝置向艾奇遜石墨化電爐供電,利用爐內(nèi)電阻產(chǎn)生的焦耳熱提高爐內(nèi)溫度。爐內(nèi)升溫43小時(shí),當(dāng)爐內(nèi)溫度提高到2500℃,并穩(wěn)定5小時(shí),土狀石墨中的雜質(zhì)會(huì)由于高溫氣化而揮發(fā)出去。接著進(jìn)行冷卻,將提純了的土狀石墨原料在爐內(nèi)隔氧冷卻至90℃后,出爐。再分級(jí),將經(jīng)提純的土狀石墨原料按粒度或純度進(jìn)行區(qū)分。最后,進(jìn)行包裝。成品的固定碳含量可達(dá)到99.64%。
實(shí)施例5先將固定碳含量為90%的土狀石墨原料進(jìn)行粉碎至50毫米以下,接著將破碎的原料進(jìn)行篩分到粒度為1-30毫米,再進(jìn)行干燥。將干燥后的原料裝入艾奇遜石墨化電爐,裝爐時(shí),先用保溫材料墊好爐底,再用土狀石墨形成爐芯,并在土狀石黑的外圍用遇高溫后板結(jié)的石油焦包裹,然后用保溫材料包裹與空氣隔絕。接下來進(jìn)行升溫,爐內(nèi)高溫是由變壓整流供電裝置向艾奇遜石墨化電爐供電,利用爐內(nèi)電阻產(chǎn)生的焦耳熱提高爐內(nèi)溫度。爐內(nèi)升溫46小時(shí),當(dāng)爐內(nèi)溫度提高到2700℃,并穩(wěn)定6小時(shí),土狀石墨中的雜質(zhì)會(huì)由于高溫氣化而揮發(fā)出去。接著進(jìn)行冷卻,將提純了的土狀石墨原料在爐內(nèi)隔氧冷卻至60℃后,出爐。再分級(jí),將經(jīng)提純的土狀石墨原料按粒度或純度進(jìn)行區(qū)分。最后,進(jìn)行包裝。成品的固定碳含量可達(dá)到99.9%。
權(quán)利要求
1.一種提純土狀石墨的方法,工藝步驟為將經(jīng)過預(yù)處理的土狀石墨原料裝入艾奇遜石墨化電爐,裝爐時(shí),先用保溫材料墊好爐底,再將土狀石墨裝入電爐,形成爐芯,爐芯外包裹有保溫材料,并隔絕與空氣接觸,在爐內(nèi)升溫10-60小時(shí),當(dāng)爐內(nèi)溫度為1600-3000℃間一設(shè)定溫度后,并保溫0.5-12小時(shí),接著冷卻,出爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提純土狀石墨的方法,爐內(nèi)溫度為2300-2600℃一設(shè)定溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提純土狀石墨的方法,所述的預(yù)處理的土狀石墨是指在裝爐前將石墨原礦進(jìn)粉碎、篩分或造型、干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提純土狀石墨的方法,在篩分的土狀石墨與保溫材料之間用遇高溫后板結(jié)的碳素材料或遇高溫后碳化的木質(zhì),竹質(zhì)板材分開,以防止出爐時(shí)混料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提純土狀石墨的方法,而造型土狀石墨則是直接包裹保溫材料便可防止出爐時(shí)混料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提純土狀石墨的方法,所述造型是將原料用成型機(jī)壓制成粒狀、球狀或方磚狀等幾何形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提純土狀石墨的方法,所述的冷卻是將提純了的石墨在爐內(nèi)隔氧冷卻至可以出爐的溫度,即在30-100℃的條件下出爐。
全文摘要
一種提純土狀石墨的方法,將經(jīng)過預(yù)處理的土狀石墨原料裝入艾奇遜石墨化電爐,裝爐時(shí),先用保溫材料墊好爐底,再將土狀石墨裝入電爐,形成爐芯,土狀石墨外包裹有保溫材料,并隔絕與空氣接觸,在爐內(nèi)升溫10-60小時(shí),當(dāng)爐內(nèi)溫度為1600-3000℃間一設(shè)定溫度后,并保溫0.5-12小時(shí),接著冷卻,出爐。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單,提純純度高,具有良好環(huán)保效果。
文檔編號(hào)C01B31/00GK1493520SQ0213973
公開日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2002年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者李長(zhǎng)鞍 申請(qǐng)人:李長(zhǎng)鞍