[发明专利]低硫可膨胀石墨的制造方法

说明书

本发明涉及一种低硫可膨胀石墨的制造方法，属于石墨的化学处理。

目前制备可膨胀石墨大都采用化学和电解方法。化学方法是将天然鳞片石墨浸渍于100-105℃的浓硝酸和98％的浓硫酸的混合液中，反应1-3小时，然后水洗至PH为3-6。在60-100℃下烘干，再在900-1000℃下进行膨胀处理，产生出蠕虫状膨胀石墨。这种方法的缺点是：在100-105℃下使用浓硫酸和浓硝酸的混合液易产生酸雾等有害气体，且操作危险。而且该方法制得的膨胀石墨中含有2-3％的硫。为了克服上述方法的缺点，又出现了公开号为JP63112408的专利，即将冶炼铁过程中生成的集结石墨浸于溶解了过硫酸盐的、浓度在95％以上的硫酸溶液中，经水洗、干燥后，在200℃以上膨胀得可膨胀石墨。此种方法存在以下不足：(1)没有提出增大过硫酸盐在浓硫酸溶解度的措施，造成过二硫酸盐的严重浪费。(2)没有提出降低可膨胀石墨中含硫量的有效化学方法。(3)耗酸量大。(4)可膨胀石墨的含硫量高，膨胀容积小。

本发明的目的在于提供一种含硫量低、耗能少、污染小的可膨胀石墨的制造方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的方法包括：

a、氧化：将鳞片石墨浸泡在45-60℃的浓硫酸(浓度90％-98％，用量为石墨重量份数的2.5-5倍)中，搅拌均匀，再在不断搅拌下加入可溶性的过二硫酸盐(用量为石墨重量份数的0.1-0.23倍)，反应时间为：0.5-3小时，反应温度为45-60℃，制得酸性石墨。

b：脱硫：将氧化后的酸性石墨离心脱酸(脱酸量为所加入硫酸重量份数的0.6-0.9倍)后置入硝酸(浓度为65％-68％，用量为石墨重量份数的0.5-1.1倍)和草酸(用量为所用石墨重量份数的0.02-0.07倍)的混合液，搅拌均匀，静止反应2-6小时，反应温度为25-30℃，反应后的石墨离心脱酸，用水冲洗直至PH值4-7后，离心甩干；

c、膨化：将脱硫后的石墨在40-60℃的温度下干燥，含水量控制在0.5％-1％重量份数，最后在900-950℃下进行膨化。

可溶性过二硫酸盐可选下述之一：过二硫酸铵、过二硫酸钠、过二硫酸钾。可溶性过二硫酸盐的最佳用量为石墨重量份数的0.15-0.18倍。草酸的最佳用量为石墨重量份数的0.03-0.05倍。

氧化后回收的硫酸液可多次循环使用，即在回收的硫酸液中添加硫酸(浓度为90％-98％，用量为原用硫酸重量份数的0.1-0.4倍)和过二硫酸铵(用量为石墨重量份数的0.1-0.15倍)。另外，对脱硫水洗所产生的稀酸溶液中加入碳酸氢铵(用量为石墨重量份数的0.5-1.2倍)生成硫酸铵和硝酸铵的混合液。

本发明与已有技术相比，具有以下显著的优点：其一，这种生产过程制造的可膨胀石墨含硫量低。其二，降低了环境污染，耗能低。另外该方法简单，易于掌握，产品质量稳定。

现以下面的具体实施例，对本发明做进一步阐述。例中所用的石墨为天然鳞片石墨。

实施例1：将10克石墨浸泡在温度为50℃、重量为40克的硫酸(浓度为98％)溶液中，搅拌均匀后，再在不断搅拌下加入1.5克的固体过二硫酸铵。反应40分钟，反应温度为50℃。待反应完成后，将制得的酸性石墨离心脱硫，脱去33克的硫酸后，再加入10克硝酸(浓度为65％)和0.5克草酸的混合液，搅拌均匀，静止反应3小时，反应温度为25℃，将反应后的石墨离心脱酸，用水冲洗直至PH值为6后，离心甩干，并在60℃下干燥，直至含水量为石墨重量份数的0.8％，再经950℃的高温膨胀50秒，即可生产出膨胀容积为220毫升/克，含硫量为0.8％的可膨胀石墨。为降低成本，可多次循环使用氧化后回收的硫酸液，即在回收的硫酸液中添加硫酸(浓度为90％-98％，用量为原用硫酸重量份数的0.1-0.4倍)和过二硫酸铵(用量为石墨重量份数的0.1-0.15倍)。另外，对脱硫水洗所产生的稀酸溶液中加入碳酸氢铵(用量为石墨重量份数的0.5-1.2倍)生成硫酸铵和硝酸铵的混合液。

实施例2：与实施例1相比，不同之处在于所用硫酸量为35克，温度为55℃，加入1.7克的固体过二硫酸钠，反应1小时，脱去31克的硫酸，草酸用量为0.3克，静止反应时间为4小时。制得含硫量为0.5％的可膨胀石墨。

实施例3：与实施例1相比，不同之处在于所用温度为45℃，加入2.1克的过二硫酸钾，反应50分钟，脱去30克的硫酸，硝酸用量为11克，草酸用量为0.4克，静止反应时间为3.5小时。制得膨胀容积为225毫升/克，含硫量为0.52％的可膨胀石墨。