中国粉体网讯 石墨是元素碳的一种同素异形体，石墨及其制品具备优良的性能，应用日益广泛。随着中国冶金、化工、机械、医疗器械、核能、汽车、航空航天等行业的快速发展，这些行业对高纯石墨及其制品的需求将会不断增长，从而带动我国石墨行业产能及效益保持快速增长。
天然石墨中有许多的灰分和挥发分物质，一般石墨含量50%~90%左右。因此在将石墨原料深加工成石墨材料时，从技术上首先要进行提纯。石墨提纯质量的高低决定石墨材料的使用特性和综合性能，石墨纯度越高，应用价值越高。
石墨提纯技术
石墨提纯是一个复杂的物化过程，其提纯方法按原理分为物理法和化学法。化学提纯有碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法；物理法提纯有浮选法和高温提纯法。各提纯方法的所需设备、工艺特点和产品性能大都不同，因此选择正确的提纯方法至关重要。
1.浮选法
浮选是一种常用的选矿提纯法，同时石墨本身具有良好的天然可浮性，因此基本上所有的石墨都可以通过浮选的方法进行提纯，浮选后可使石墨的品味提高到80%~90%，甚至高达95%。
在所有石墨提纯方法中，浮选法是能耗和试剂消耗最少、成本最低的一种。但是浮选法不能分离呈极细状态夹杂在石墨鳞片中的硅酸盐矿物和钾、钙、钠、镁、铝等元素的化合物，不能获得纯度99%以上的高碳石墨，而且不利于保护石墨大鳞片，因此浮选法只是石墨提纯的初级手段。
2.碱酸法
碱酸法包括两个反应过程：碱熔过程和酸浸过程，具体工艺如图。碱熔过程可除去石墨中的酸性杂质，特别是含硅的杂质(如硅酸盐、硅铝酸盐、石英等)；酸浸过程可除去石墨中的金属氧化物杂质，经过碱熔和酸浸相结合对石墨提纯有较好的效果。
碱酸法是我国石墨提纯工业生产中应用最为广泛的方法，具有产品品位较高、适应性强、设备简单、通用性强的优点，同时对于一些含硅较高的石墨，碱熔法提纯石墨还可以实现对硅的综合回收利用。碱酸法缺点是需要高温煅烧，且能量消耗大，工艺流程长，设备腐蚀严重，石墨流失量大以及废水污染严重，因而利用石墨提纯废水制取聚合氯化硅酸铝铁等综合利用技术显得十分重要。
3. 氢氟酸法
石墨具有良好的耐酸性，特别是耐氢氟酸，加之氢氟酸几乎可以与石墨中的所有杂质发生反应，因此可以选择氢氟酸法提纯石墨。反应流程如图：
氢氟酸法提纯石墨具有工艺流程简单、产品品位高、成本相对较低、对石墨产品性能影响小的优点。缺点是氢氟酸有剧毒，因此在使用过程中必须具有安全保护措施，对产生的废水必须经过处理后方能向外排放，否则将会对环境造成严重污染。
4. 氯化焙烧法
氯化焙烧法是指将石墨在高温和特定气氛下焙烧，并通入氯气，使石墨中杂质进行氯化反应，生成气相或凝聚物的氯化物及络合物（熔沸点较低）逸出，从而达到提纯目的的方法。
氯化焙烧法的优点是提纯效率高、回收率高、节能、成本较低。但因氯气有毒，腐蚀性强，对设备操作要求较高，需要严格密封，对尾气必须妥善处理，所以在一定程度上限制了其推广应用。
5.高温提纯法
由于石墨的熔点远远高于杂质硅酸盐的沸点，因此利用它们的熔沸点差异，可使杂质气化从石墨中逸出，达到提纯的效果。这种方法就是高温提纯法。该法常以浮选法或碱酸法提纯后含碳量达到99%及以上的石墨为原料，生产99.99%以上的超高纯石墨。
石墨高温提纯点感应加热器示意图
高温提纯法的最大优点是产品的含碳量极高，可达99.995%以上，缺点是需专门设计建造高温炉，设备昂贵，一次性投资多，能耗大，高额的电费增加了生产成本。但是随着国防、航天、超硬材料等行业的迅速发展，对超高纯石墨产品的需求量越来越大，也促进了超高纯石墨产品的工业化生产。
化学法+高温法，石墨提纯新方向
石墨提纯方法特征比较
从上表可以看出，现有的石墨提纯方法各有优缺点。随着能源和环境问题的加剧，能耗高、污染大的提纯方法逐步被取代，石墨提纯工艺正朝着节能、环保、高效、廉价的方向发展。因此，化学法与高温物理法相结合的提纯工艺方法，是高纯度石墨提纯工艺的发展方向。
