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采用浮選的方法進(jìn)一步提高石墨品位既不經(jīng)濟(jì)也不科學(xué)。若要獲得含碳量99%以上的高碳石墨,必須用化學(xué)方法提純石墨。
(一)堿酸提純法。一般橡膠是絕緣的,如果需要導(dǎo)電那么就需要添加導(dǎo)電物質(zhì),石墨粉具有優(yōu)越的導(dǎo)電性和潤(rùn)滑脫模性。堿酸法提純后的石墨含碳量可達(dá)99%以上,具有一次性投資少、產(chǎn)品品位較高、工藝適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。而且還具有設(shè)備常規(guī)、通用性強(qiáng)(除石墨外,許多非金屬礦的提純都可以采用堿酸法)等優(yōu)點(diǎn),堿酸法是現(xiàn)今在我國(guó)應(yīng)用廣泛的方法;其缺點(diǎn)則是能量消耗大、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、石墨流失量大以及廢水污染嚴(yán)重。
(二)氯化焙燒法。實(shí)際上它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不是真正的無(wú)定形體,而是具有和石墨近似結(jié)構(gòu)的晶體,只是由碳原子六角形環(huán)狀平面形成的層狀結(jié)構(gòu)零亂且不規(guī)則,晶體形成有缺陷,而且晶粒微小,含有少量雜質(zhì)。氯化焙燒法低的焙燒溫度消耗量使石墨的生產(chǎn)成本有較大的降低,同時(shí)石墨產(chǎn)品的含碳量處理后的相當(dāng),相比之下氯化焙燒法的回收率較高。但因有毒,腐蝕性強(qiáng),對(duì)設(shè)備操作要求較高,需要嚴(yán)格密封,對(duì)尾氣必須妥善處理,所以在一定程度上限制了其推廣應(yīng)用。
石墨的化學(xué)成分為碳(C)。用于加工制作電加熱元件、結(jié)構(gòu)鑄造模、冶煉高純金屬用坩堝舟皿、單晶爐用加熱器、電火花加工石墨、燒結(jié)模具、電子管陽(yáng)極、金屬涂鍍、半導(dǎo)體技術(shù)用的石墨坩堝、發(fā)射電子管、閘流管用的石墨陽(yáng)極、柵極等。天然產(chǎn)出的石墨很少是純凈的,常含有雜質(zhì),包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。天然石墨礦物呈鐵黑、鋼灰色,條痕光亮黑色;金屬光澤,隱晶集合體光澤暗淡,不透明;硬度具異向性,垂直解理面為3~5,平行解理面為1~2;質(zhì)軟,密度為2.09~2.23g/cm3,有滑膩感,易污染手指。礦物薄片在透射光下一般不透明,極薄片能透光,呈淡綠灰色,折射率1.93~2.07,在反射光下呈淺棕灰色,反射多色性明顯,Ro灰色帶棕,Re深藍(lán)灰色,反射率Ro23(紅),Re5.5(紅),反射色、雙反射均顯著,非均質(zhì)性強(qiáng),偏光色為稻草黃色。
石墨屬?gòu)?fù)六方雙錐晶類(lèi),呈六方板狀晶體,常見(jiàn)單形有平行雙面、六方雙錐、六方柱,但完好晶形少見(jiàn),一般呈鱗片狀或板狀,集合體呈致密塊狀、土狀或球狀。
可膨脹石墨在高溫下受熱可迅速膨脹,膨脹倍數(shù)高達(dá)數(shù)十倍到數(shù)百倍甚至上千倍,膨脹后石墨的表觀容積達(dá)250~300mL/g或更大,膨脹后的石墨呈現(xiàn)蠕蟲(chóng)狀,大小在零點(diǎn)幾毫米到幾毫米之間,在內(nèi)部具有大量獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)狀微孔結(jié)構(gòu),被稱(chēng)為膨脹石墨或石墨蠕蟲(chóng),膨脹石墨具有很多特殊的優(yōu)異性能。石墨市場(chǎng)是幾乎一樣大的鎳市場(chǎng),遠(yuǎn)遠(yuǎn)比為鎂,鉬或鎢的市場(chǎng),超過(guò)50倍大小的鋰稀土市場(chǎng)??膳蛎浭捌渑蚧傻呐蛎浭?,可用于鋼鐵、冶金、石油、化工機(jī)械、宇航、原子能等工業(yè)部門(mén),應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。比如,可膨脹石墨可以作為阻燃劑,用于防火塑料制品、防火防靜電涂料等阻燃復(fù)合材料與制品。