新版王酸氢氟酸高纯石墨提纯工厂工艺20160407-精选.pdf

溶液 HF% 石墨粉料计量 kg
反应时间 h
溶液 HCL% 酸液计量 物料搅拌 反应釜
一次检验
纯水 纯水计量 kg
二次检验
中继罐 压滤清洗 中继罐 离心脱水 烘烤干燥
装包过磅 kg 打标入库
发货
图1
4
溶液 HNO 3%
H 2O 计量 kg 加热温度℃
尾气净化 净水 净水计量 kg
废酸贮池 废酸液回收
石墨： HF：HCL: HNO 3：H2O 3、第二步法 HCL:HNO 3 为 3:1 4、固液体工艺参数允许有± 3%的重量误差。 5、生产不同粒度产品，应（必须）清洗提纯生产线。 7、生产高纯微粉产品，应先提纯后粉碎分级。 8、混料后产品纯度仍不合格，可采用第二步法再次提纯。 9、为保碳除铁，提纯后道工序的干燥设备、生产工艺管线，脉 冲捕集（收尘）器、筛分机、混料机等设备材质应采用 PP、PVC、 1Cr18Ni9Ti 、304、316L。
三、工艺准则
1、工艺介质 H2O\HF\HCL\HNO3
2
2、工艺步骤与工艺参数
C=95%~99%
表一
序号 1
工艺步骤一 固液比值
工艺参数 /
石墨粉料 1000kg/包 H2O / kg
2
物料计量
HF / kg HCL / Kg HNO3 / kg
3
投料有序
① H2O ② 石 墨 粉 料 ③ HF ④ HCL
王酸氢氟酸法生产高纯石墨工厂工艺概述
朱公和
关键词 石墨提纯 石墨化学提纯
高纯石墨化学提纯产品纯度高、 性能稳定， 具有高产能、 规模大 的优势。在科技发展日新月异的今天， 唯有化学提纯工厂生产的高纯 石墨能够满足国内外市场的大部分需求。 石墨化学提纯工厂的核心价 值是工艺，工艺价值决定企业价值。因此，剖析高纯石墨化学提纯生 产工艺的基本要素对指导企业生产，提高企业经济效益具有重要意 义。
王酸氢氟酸法高纯石墨提纯工艺， 经过工厂大生产的淬炼， 具有 产量大、纯度高，性能稳定，质量可靠，且生产设备的适用性好 [4]， 生产操作简单，彻底跳出了石墨的纯度越高，用的酸量越大，酸浓度 越高的怪圈，为石墨化学提纯工业趟出了新路子。
二、王酸氢氟酸法提纯工艺路线
王酸氢氟酸法提纯工艺路线（一）见图 1 王酸氢氟酸法提纯工艺路线（二）见图 2
⑤ HNO3
4
均匀搅拌
r/min
5
恒定温度
70℃
6
保证时长
24h
7
压滤冲洗
净水冲洗至 PH6~7
8
一次检验
新产品抽取（ 1~4）个样检验
序号 1
2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
工艺步骤二 固液比值
物料计量
投料有序 均匀搅拌 恒定温度 保证时长 压滤冲洗 离心脱水 二次检验 烘烤干燥 装包过磅 打标入库
工艺参数 /
含水率 %的石墨粉料 HF / kg HCL /kg HNO3 / kg
①石墨粉料 ②HF ③HCL ④HNO3 r/min 70℃ 24h
软水冲洗至 PH6~7 纯水冲洗至 PH7 按批次抽取 8 个样品检验
200~400℃ ± kg
每一批次打标签、入库、包 /垛
3
王酸氢氟酸高纯石墨提纯工艺路线（一）
五、各类化学法提纯工艺碱酸成本解析
1、碱酸法 2、氢氟酸、硫酸、盐酸混酸法 3、硫酸—氢氟酸分步法 4、氢氟酸、盐酸、硝酸混酸分步法 5、王酸氢氟酸法 6、碱法 +王酸氢氟酸法 1 7、碱酸法 +王酸氢氟酸法
6
1、碱酸法
序号
原料 碳含量
kg
一、王酸氢氟酸高纯石墨提纯工艺的由来 某球形石墨工厂提纯分部采用氢氟酸、 盐酸、硝酸工艺加工高纯 球形石墨，是典型的用酸大户，可谓“酸老虎” 。每吨球形石墨用酸 成本为 2400～2600 元人民币。 如何解决用酸量过大的问题，工厂曾委托烟台某化工厂用氢氟 酸、硫酸、盐酸混酸法 [1] 做了小样， 8 个样品纯度分别为 99.17%～ 99.90%，小样不符合 GB/T3518-2008 高纯度石墨检验要求，且每吨 石墨粉料提纯用酸成本为 2344~3854元人民币。同期又参阅了张然、 余丽秀《硫酸—氢氟酸分步提纯法制备高纯石墨研究》 [2] 一文，也未 寻到更好的解决办法。 一般来说， 定型一个化工工艺方案， 应走小样→中试→放大中试 →生产装置这个程式， 但工厂不具备这些条件， 那只能在生产装置上
烘烤干燥
装包过磅 kg 打标入库
发货
溶液 HNO 3%
H 2O 计量 kg 加热温度℃
尾气净化
废酸贮池 酸液回收系统
中和处理 天 然 气 m3 液 化 气 kg
三次检验 过 筛 um
混料
图2
5
四、工艺原则性与灵活性
遵守工艺原则，严肃工艺纪律是提纯行业， 必须执行的铁律之一。 1、本工艺为二步法，第一步法与第二步法具有不可逆性，不能 颠倒来做，否则，产品质量不达标。 2、每步法应严格遵守固液比值
1
投料实验，边生产边实验， 工艺思路是首先确定固液比，其次是逐步 减少氢氟酸的用量，再者是减少盐酸、硝酸的用量。因为有盐酸、硝 酸的存在，其配伍运用“王水” [3] 的基础理论，将盐酸与硝酸的比值 定为 3:1，形成弱王水，又由于有氢氟酸、盐酸、硝酸的强强结合， 具有类似王水的作用。 实际生产中的投料方案是循序渐进的， 有欣喜、 有困惑、 有波折， 更有坚持下去的信念， 工艺最终定格在 99%的球形 石墨粉料，提纯至 99.95~99.96%，用酸成本为 1058 元人民币；≥95% 的 -100 目 石 墨 粉 料 经 粉 碎 后 球 形 化 ， 提 纯 纯 度 也 稳 定 在 99.95~99.96%，定型后的工艺方案每吨用酸成本节省 1000 多元人民 币，且废酸废水治理也容易了许多。 更可贵的是将纯度 93%的+50 目 大鳞片中碳石墨通过碱酸法处理达到高碳，再用王酸氢氟酸法提纯， 测定的 8 个样品中，4 个样品纯度为 99.95%，4 个样品纯度为 99.96%。
中和处理 天 然 气 m3 液 化 气 kg
三次检验 过筛 混料
王酸氢氟酸高纯石墨提纯工艺路线 [5]（二）
溶液 HF%
石墨粉料计量 kg
反应时间 h
净水 净水计量 kg
纯水 纯水计量 kg
一次检验 二次检验 酸液计量 kg 物料搅拌 kg
溶液 HCL% 酸液ห้องสมุดไป่ตู้量
物料搅拌
反应釜 中继罐 离心机脱酸 离心机洗涤 洗至中性 离心机脱水