石墨提纯方法现状及发展趋势

关键词 ： 石墨； 提纯； 用途 ； 发展 趋势 中图分类号 ： Ｏ ６ １ ３ ． ７
１ 石 墨 的 结构
文献标 志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ４— ６ ３ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ２ ６— ０ ２ 化学提纯和高温石 墨化法 ， 其 中洗选 法工业 化程 度最 高 ， 处 理量大 ， 是 目前 主要采 取的石 墨预处 理方 法 ， 经过三 浮九选 纯度可达 ９ ６ ％ 。
３ 石墨提纯方法及应用现状 石墨是一种用途广泛的非金属矿物 ， 近年来 用途 日趋广 泛。 如石墨涂料 、 超细石 墨拉丝 、 石 墨烯 ， 等等 ， 对石墨纯度 的
总的来说 ， 石墨提纯方法 中洗选 可纯化 到 ９ ６ ％， 但无 法 提纯 隐晶质石 墨 ； 化 学提 纯法可 将纯 度提 升到９ ９ ． ９ ％； 高 温 石 墨化则更 高 ， 可达 到 ９ ９ ． ９ ９ ％ 以上 ， 是 目前 已知的 最高 纯
构。
化学提纯法 中有 氢氟 酸法 、 碱酸 法 、 氯 化氧 化法 和高 温 碱熔 法。 氢 氟 酸 法 效 果 好 ， 可 将 洗 选 后 的石 墨 纯 化 至
９ ９ ． ９ ５ ％ ｌ ６ Ｊ 但 由于其 巨大 的污染
，
， 现 已不 能大规模使 用。工
业 中常用 的化学提纯法是碱酸法 ， 使用不 同的配方可 以将 石 墨纯 化至９ ９ ． ９ ％＂ － ８ ］ ， 但与氢 氟酸 法相 比 ， 由于要 先用强 碱 熔融处理 Ｊ ， 清水洗后再 用混合 酸浸泡 ， 功耗 、 能耗 、 原材 料 的浪费均 比较严重 ， 设备腐蚀也很重 ， 且 由于其 时间长 、 废 水
石墨提纯方法研 究多年 ， 始终 在洗选百度文库、 化 学提 纯 和高温
石墨是元素碳 的一种 同素异形体 ， 每个碳 原子 的周 边连 结着另外三个碳原子 （ 排列方 式呈蜂 巢式 的多个六 边形 ） 以 共价键结合 ， 构 成共 价分子。 由于每个碳原 子均会放 出一个 电子 ， 那些电子能够 自由移动 ， 因此 石墨 属于导 电体 。石墨 具有典型 的层状结构 ， 其构造组成单位 为碳 。碳原子 排列成 六方 网状层 ， 面 网结点上 的碳原子相对 于上下邻层 网格的 中 心， 下图表示石墨晶体层状结构 中原子 的中心位置 和晶体结
２ ０ １ ３年 １ １月
黑龙江生态工程职业学 院学报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｖ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｌ ａ Ｅ ｎ ｉ ｇ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
可 以将石墨颗粒分 散 ， 因此在 实 际操 作过 程 中可 以用 超 声波辅助化学提 纯。石墨 电极充 放 电过 程 中会造成 拉曼 光 谱可见 的粉化和无 定型 化 ， 因此在 石墨提 纯过程 中， 鲜有 电
诱导方法提纯石墨 。
铸模芯、 铸模、 洗涤剂和耐高温材料。石墨与金刚石属于同 素 异形体 ， 可通过 晶型转化来生产金 刚石 。
Ｎ Ｏ １ ＂ ． ２ ０１ ３ Ｖｏ １ ． ２ ６ Ｎｏ ． ６
第２ ６ 卷第 ６期
石 墨 提 纯 方 法 现 状 及 发展 趋 势
魏 丽丹 张 文斌
（ 黑龙江工业学 院 环境工程 系 ， 黑龙江 鸡西 １ ５ ８ １ ０ ０ ）
摘
趋势。
要： 概述石 墨的结构及优 势用途 ， 现今石墨提 纯的 方法 以及各 种提取方 法的缺 陷， 提 出了未来提 纯发展 的
度。纯度要求 越高则能量 消耗越高 ， 产 品价格也越 高。因此 提升任何 一个 环节 的提纯效率 ， 降低成 本 ， 就可 以为石 墨提
纯企业提高利润。
４ 石墨提纯未来发展趋势
要求也越来越高 。石 墨 的提纯方 法除 经典 的洗 选之 外还 有
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３－ ０ ８－ ２ ２
２ 石 墨 制 品 的 用途
的高纯石墨生产是 由洗选 一化 学提 纯一 高温石 墨化 三个部 分组成 。如果需要在高温石墨化法的耗能 压力降低 ， 则必须 提高石墨化学提 纯 的效 率 。王光 民提 出使用 氢氟酸 、 硫酸、
盐酸 的配 比来解决 石墨 提纯 后 的纯度 － ， ， 然 而这 一方 法需 要使用纯度 ９ ８ ％的石墨 ， 这需要经过碱酸法 的处理 。超声 波
量大 、 处理较难 而饱 受诟 病 。氯 化氧 化法 在 １ ０ ０ ０ ￣ Ｃ以上 进
行反应 ， 条件苛刻且处理不够稳定 ， 污染很 重 ， 应用较少 。
高温石 墨化法需要加热 到 ３ ０ ０ ０ ℃ 的高温使杂质气 化除
去。黄桂荣等人 的研究 表 明石 墨在 这样 的温度下 质量 亏损 很少 ， 不过该方法属高耗能 ， 并且 在如此高温 的情况下 ， 设备 的要 求很 高 ， 投资很 大 ， 因此需 尽可 能避免 杂质 量过大 导致 高温石墨化的压力过大 。为节约能源和资金 ， 目前成 功应用
石墨是一种稳定 的 、 可 以导 电的、 具有 层状 结构 的非 金 属材料 ， 用途非 常广 泛。首先 可用 于各种 电材料 如石 墨乳 、
石墨 电极 、 石墨零件 ， 不仅 仅是 整块石 墨材料 的导 电性 能优
良， 甚 至单 层石 墨层 （ 石 墨烯 ） 也具有 相 当优 良的导 电能力 。 石墨烯 目前常用作锂 离子 电池 阴极材 料 、 功能材 料等 … ， 某 些功能材料甚至 于用在 医疗领 域 ｊ 。石墨 良好 的力学性 能 可生产碳纤维材料 ， 可膨 胀性 制备 可膨胀 石墨 ， 同时 也用 于做密封材料 、 碳 分子筛 和碳 载体 。由于熔沸 点高 ， 石 墨在 工业 上用于 生产耐 火材料 ， 包括 耐火砖 、 坩埚 、 连 续铸造 粉 、