陳 科

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?duì)，青海 西寧 810008）

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【試驗(yàn)研究】

隱晶質(zhì)石墨提純?cè)囼?yàn)對(duì)比

陳 科

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?duì)，青海 西寧 810008）

【摘 要】以青海省某地區(qū)隱晶質(zhì)石墨為原料，采用浮選、酸法浸出、堿法浸出三種提純?cè)囼?yàn)方法，根據(jù)提純結(jié)果對(duì)比各方法的適用性。

【關(guān)鍵詞】隱晶質(zhì)石墨；提純；浮選；酸法；堿法

隱晶質(zhì)石墨也叫土狀石墨，外觀呈黑色土狀，礦石多呈致密塊狀，固定碳含量高達(dá)60%～80%，甚至90%以上，可選性差，礦石中雜質(zhì)礦物（石英、白云母等）難以分離，因此其工業(yè)應(yīng)用不如晶質(zhì)（鱗片）石墨那樣廣泛，市場(chǎng)售價(jià)也較低。如何克服這些不足，使隱晶質(zhì)石墨更好地得到利用，是應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，本文根據(jù)試驗(yàn)研究，對(duì)比了浮選、酸法浸出、堿法浸出三種純化隱晶質(zhì)石墨的方法。

1 原礦化學(xué)分析及礦物組成

在該地區(qū)采集的石墨原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果（%）如下：SiO265.21、Al2O39.89、Fe2O36.47、K2O 2.87、Na2O 0.24、CaO 0.79、MgO 1.3、TiO20.36、LOI 3.78、C 8.61，合計(jì) 99.52。

從多元素化學(xué)分析結(jié)果可知，原礦中有用礦物石墨的含量為8 .6 1%，主要雜質(zhì)元素有：S i O2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO等。

將原礦進(jìn)行X-射線衍射分析，該原礦的有用礦物石墨含量約為10%，與原礦化學(xué)分析結(jié)果基本相符，雜質(zhì)礦物含量較高，主要有石英（52.0%）、白云母（31.0%）、斜綠泥石（5.0%）和方解石（2.0%）等。

2 提純?cè)囼?yàn)方法

2.1 浮選法

浮選法是提純礦物的一種常用方法，此次試驗(yàn)首先采用該方法進(jìn)行提純。石墨原礦經(jīng)過(guò)一段粗磨粗選，二段再磨六段精選后的石墨精礦品位為18.04%，未達(dá)到中碳石墨產(chǎn)品要求。因?yàn)樵撌V的鱗片片徑太小，大的只有1～2μm，要使該石墨原礦中的石墨與雜質(zhì)礦物解離，磨礦細(xì)度應(yīng)＜2.0μm，要達(dá)到該細(xì)度，一般的球磨、棒磨設(shè)備都無(wú)法滿足加工要求，必須使用超細(xì)磨設(shè)備。而目前浮選工藝要求入料細(xì)度不低于18μm（浮選作業(yè)所處理物料粒度的下限），物料粒度太細(xì)具有質(zhì)量輕、比表面大等性質(zhì)，會(huì)對(duì)浮選產(chǎn)生一系列不利的影響，主要有：①易夾雜于泡沫中上浮，降低精礦質(zhì)量；②動(dòng)量不足，無(wú)法完成礦化過(guò)程；③吸收大量浮選藥劑，使藥耗增加；④增加礦漿粘性，使浮選充氣條件變壞，不但影響指標(biāo)，而且破壞浮選過(guò)程。如果磨礦細(xì)度不夠，則石墨與雜質(zhì)礦物不能完成單體解理，浮選選出的石墨精礦只是石墨與雜質(zhì)礦物的集合體，精礦品位低。因此，該石墨原礦不適于采用浮選方法提純。

2.2 酸法浸出

酸法浸出是礦物原料化學(xué)處理常用的方法之一。硫酸、鹽酸、氫氟酸都可作為某些礦物原料的浸出劑。硫酸是一種相當(dāng)強(qiáng)的氧化劑，在加熱時(shí)幾乎能氧化一切金屬。鹽酸也是強(qiáng)酸之一，可與多種金屬化合物反應(yīng)，生成可熔性金屬氯化物（鹽），其反應(yīng)能力較稀硫酸強(qiáng)，可浸出某些硫酸無(wú)法浸出的含氧酸鹽類(lèi)礦物，但價(jià)格較硫酸高，易揮發(fā)。氫氟酸是中等強(qiáng)度的酸，它既不能進(jìn)行氧化反應(yīng)，也不能進(jìn)行還原反應(yīng)，它的特點(diǎn)是能溶解SiO2和硅酸鹽。

本次試驗(yàn)采用三種酸進(jìn)行混合，反應(yīng)能力較單一種酸更強(qiáng)，其反應(yīng)基本原理如下：

影響混合酸浸最終產(chǎn)品品位的因素有：原料的性質(zhì)、混合酸配比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度及洗滌條件等，本次試驗(yàn)原料的石墨含量?jī)H為8.61%，雜質(zhì)含量達(dá)90%以上，通常不適于用作酸浸原料。作為探索試驗(yàn)，本次僅進(jìn)行混合酸的配比試驗(yàn)。混合酸配比試驗(yàn)采用水浴加熱，溫度為90℃，酸反應(yīng)時(shí)間為7h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)混合酸的配比試驗(yàn)結(jié)果可知，鹽酸的浸出效果比硫酸的好，混合酸效果比單一酸好，采用混合酸浸出時(shí)，隨著氫氟酸用量的增加，產(chǎn)品的含碳量有所增加，當(dāng)氫氟酸用量達(dá)到600kg/T時(shí)，石墨產(chǎn)品的含碳量就不增加了，且產(chǎn)品含碳量?jī)H為23%左右，與中碳石墨92%～93%的含碳量要求相差太遠(yuǎn)，這主要是由于該石墨原礦的石英、云母含量太高的緣故，因此，采用酸浸工藝不適合于該石墨原礦。

表1　混合酸配比試驗(yàn)結(jié)果

2.3 堿法浸出

堿法浸出是在500℃以上的高溫熔融狀態(tài)下將石墨與氫氧化鈉反應(yīng)，一部分生成溶于水的反應(yīng)產(chǎn)物，被水浸出除去，另一些雜質(zhì)如鐵的氧化物等在堿熔后，用鹽酸中和，生成溶于水的氯化鐵等，通過(guò)洗滌除去。反應(yīng)式如下：

堿法浸出的石墨精礦電鏡照片如圖1、圖2。

影響堿法浸出提純效果的主要因素有：原料的性質(zhì)、NaOH用量、熔融溫度、酸用量、反應(yīng)時(shí)間等，本次試驗(yàn)作為探索試驗(yàn)，僅對(duì)NaOH用量進(jìn)行試驗(yàn)。熔融在鐵鍋中人工攪拌下進(jìn)行，熔融溫度為500～800℃，反應(yīng)時(shí)間為2h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1　 放大1萬(wàn)倍疊層狀石墨鱗片集合體

圖2　 放大2萬(wàn)倍疊層狀石墨鱗片集合體

表3　堿法浸出提純?cè)囼?yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著NaOH用量的增加，產(chǎn)品的含碳量也隨之增加，當(dāng)石墨∶NaOH為1∶2時(shí)，產(chǎn)品的含碳量可達(dá)94.83%，符合中碳產(chǎn)品的含碳量要求，但由于處理物料中雜質(zhì)含量太高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本太高。雖然在提純方面成本較高，但在超細(xì)方面所需的成本非常低，在該方向還是有開(kāi)發(fā)價(jià)值的。

3 結(jié)論

通過(guò)以上三種提純?cè)囼?yàn)方法的結(jié)果對(duì)比可知，采用堿法浸出提純的處理方法，技術(shù)上可以獲得品位＞94%的石墨產(chǎn)品。如經(jīng)過(guò)進(jìn)一步純化，可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品品位，技術(shù)上存在開(kāi)發(fā)超純超細(xì)高檔次石墨產(chǎn)品的可能性，故該資源可作為超純超細(xì)高檔次石墨產(chǎn)品的備選原料。

【中圖分類(lèi)號(hào)】TD875.2

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1007-9386（2016）02-0018-02

【收稿日期】2015-11-06