[发明专利]一种球形石墨的自动化提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨生产设备，尤其涉及一种球形石墨的提纯技术。

背景技术

随着锂离子二次电池的大范围普及应用，天然鳞片石墨制成球形石墨应用于锂离子二次电池的技术日趋成熟，其比容量高，循环寿命长是其它许多材料无可比拟的；但球形石墨在生产过程中要经过两个过程，一是粉碎制球过程，即物理过程；二是提高纯度过程，为一化学过程。其中化学过程最为复杂，要用到多种酸，去除各种杂质，还要多次进行化学反应，行业内现在的提纯方法各不相同，但均存在工艺过程存在不完备，不合理，溢料，漏料等现象，酸液泄漏而烧伤人员的情况时有发生。此外，现有的提纯手段浪费较大，酸液比例过大，导致成本高、收率低；而工艺参数不稳定导致产品质量不稳定，容易出现返工现象，影响产量而使成本提高。

马永明、韩玉英提出以稀酸和氟化物两步处理脱除石墨中矿物质，他们用稀酸和氟化物溶液进行处理，考察他们脱除矿物质的作用。经100℃下，用稀酸处理2小时，然后用氟化物溶液在70℃左右处理2.5小时，石墨纯度提高到99.8-99.93％，但是氟化物溶液容易生常氢氟酸，对设备腐蚀性极大。

发明内容

本发明旨在克服石墨提纯方法及提纯设备的缺陷，提供一种球形石墨的提纯方法及提纯设备。本发明提出了合理的工艺路线和设备配置，提高了操作的便利性，自动化程度，降低了成本，提高了生产效率，使产品更具有市场竞争力。

本发明一种球形石墨的提纯方法，它包括：

步骤一，球形石墨、氟化物、络合剂、水按一定比例加入一次反应罐，搅拌均匀，通入蒸汽加热3小时，恒温在80-120度条件下反应8-12小时；

步骤二，反应完成物料由底部管道经输料泵打入一次压滤机过滤脱酸，废酸液收集入贮酸罐二次备用，再通入软化水对物料清洗至中性；

步骤三，一次压滤机卸下的物料由螺旋输料机送入中间制浆罐；

步骤四，将王水、水按一定比例加入中间制浆罐，搅拌至物料呈稀粥状，由输料泵打入二次反应罐；

步骤五，通入蒸汽加热，在温度为80-100度条件下反应4-8小时；

步骤六，反应完毕放料，物料由输料管经输料泵进入二次压滤机过滤脱酸，浓酸液收集入贮酸罐，通入去离子水清洗物料至中性，卸料经烘干得到高纯度球形石墨，其纯度可达99.99％～99.995％。

所述的球形石墨的提纯方法，所述步骤六中的去离子水清洗后的洗液进入离心脱水机中二次过滤并清洗，收集二次过滤中流失的微细颗粒物料，清洗至中性，高速脱水，卸料得到微细球形石墨，经检测合格后随二次压滤得到物料一并进入烘干工序。

所述的球形石墨的提纯方法，所述步骤一和步骤五中的蒸汽为过热蒸汽。

所述的球形石墨的提纯方法，所述步骤一中的氟化物包括氟化铵、氟化氢铵、氟化钠、氟化钾中的一种或几种；络合剂主要包括EDTA、三乙醇胺、EGTA、乙二胺四丙酸中的一种或几种；加入的球形石墨、氟化物、络合剂和水的重量比为1：0.4～2：0.1～0.4：0.4～0.8。

所述的球形石墨的提纯方法，所述步骤二中的软化水中Ca2+Mg2+离子含量小于50ppm。

所述的球形石墨的提纯方法，所述步骤四当中的王水是3+1王水，物料、王水、软化水加入比例为：1：0.2～0.6：0.1～0.4。

所述的球形石墨的提纯方法，所述步骤六中的去离子水的电导率小于10μs/cm。

所述的球形石墨的提纯方法，所述的清洗至中性是指pH值4-8。

所述的球形石墨的提纯方法，所述离心过滤机所用滤布根据物料规格来选定，物料规格越小，则相应滤布目数越高，其材质为耐高温、耐酸碱腐的涤纶长纤维斜纹滤布。

本发明的提纯方法的反应原理：球形石墨中的杂质主要成份为二氧化硅、氧化铁、氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧化铜等，一次反应主要是二氧化硅与氟化物反应，生产四氟化硅和水，四氟化硅为气体析出，络合物将杂质中的金属离子置换出来，加速溶解和化学反应，起催化作用。一次反应物料含碳量由95％可以提高至99.9％以上。二次反应主要采用王水与物料内的微溶物或不溶物如：氢氧化铁，氢氧化镁，氢氧化钙等反应，生成完全溶于水的硝酸盐经清洗除去。二次反应物料含碳量由99.9％提高至99.99％以上，其中铁、钙、铝、等离子含量均小于30ppm.