石墨矿纯化方法技术

本发明专利技术揭示一种石墨矿的纯化方法，包含下列步骤：对石墨矿进行前处理步骤，以除去石墨矿的水份及油脂。研磨除去水份及油脂的石墨矿以使其通过200目至400目的筛网。将经粒径筛选的石墨矿进行酸溶反应。将反应完成的石墨矿进行过滤、干燥及分级，以获得纯化石墨。其中，酸溶反应可在室温下进行，且酸性溶液包含盐酸或硫酸。

Purification method of graphite ore

The invention discloses a method for purification of graphite ore, which includes the following steps: pretreatment steps of graphite ore to remove the water and oil of graphite ore. Grind graphite ore to remove water and oil to screen it through 200 to 400 purposes. The acid solution reaction was carried out by the graphite ore selected by the particle size. Graphite is obtained by filtration, drying and grading of the reacted graphite ore in order to obtain purified graphite. The acid solution can be carried out at room temperature, and the acid solution contains hydrochloric acid or sulfuric acid.

【技术实现步骤摘要】
石墨矿纯化方法
本专利技术是有关于一种石墨矿纯化方法，特别是有关于一种可于常温下施行的石墨矿纯化方法。
技术介绍
近年來，随着新能源、新材料产业的崛起，石墨及其下游的加工制品越年越引起关注，正逐渐成为国防、航天、新材料等领域不可替代的重要材料。据美国地质调查局(USGS)的统计，全球石墨资源地质储量约8400万吨，而中国地质储量6400万吨，占到全球总储量的74％。2010年，全球石墨总产量约92.5万吨中，中国产量60万吨，占全球总产量的64.9％。由于中国的石墨资源极具丰富，因此吸引了许多开发工程的投入，但目前石墨的应用仍受限于其纯化方法成本高以及纯化后的石墨纯度。其中，若使用含氟溶剂的提取方法，可有效率且取得较高纯度的石墨，然而，使用所述溶剂却也造成环境危害。另外，也可使用高温除去石墨矿的杂质而获得纯度较高的石墨，然而，所述方法无法回收石墨矿中的其他杂质，也需消耗大量能源且较费时。综观前述，本专利技术的专利技术人经苦心潜心研究、思索并设计一种石墨矿纯化方法，以针对现有技术的缺失加以改善，进而增进产业上的实施利用。
技术实现思路
有鉴于上述现有的问题，本专利技术的目的是提出一种石墨矿纯化方法，其用以解决常用方法高耗能或对环境危害高的缺失。基于上述目的，本专利技术提供一种石墨矿的纯化方法，包含下列步骤：对石墨矿进行前处理步骤，以除去石墨矿的水份及油脂；研磨经除去水份及油脂的石墨矿，以使其通过200目至400目的筛网；以酸性溶液对经粒径筛选的石墨矿进行预定时间的酸溶反应，酸溶反应可于室温下进行，并于完成酸溶反应后除去酸性溶液，酸性溶液为盐酸或硫酸；以及，将完成酸溶反应的石墨矿进行过滤、干燥及分级，以获得纯化石墨。优选地，前处理步骤包含将石墨矿升温至250℃至450℃或将石墨矿浸泡于酒精中，以除去石墨矿的油脂。优选地，酸溶反应可为将石墨矿置入6N至12N的盐酸中进行反应。优选地，本专利技术的石墨矿的纯化方法更包含重复酸溶反应的步骤。承上所述，依本专利技术的石墨矿纯化方法，其可具有一或多个下述优点：(1)本专利技术的石墨矿纯化方法的酸溶反应可于常温下进行，因而不需消耗大量能源。(2)本专利技术的石墨矿纯化方法可在不使用含氟溶剂的情况下纯化，减少对环境的伤害，且纯化后的石墨晶型完整，用途广泛。为了让上述目的、技术特征以及实际实施后的增益性更为明显易懂，于下文中将以优选的实施范例辅佐对应相关的附图来进行更详细的说明。附图说明图1是根据本专利技术的石墨矿的纯化方法的步骤流程图。图2是根据本专利技术的石墨矿纯化装置的结构示意图。图3是根据本专利技术的纯化方法获得的石墨的XRD分析图。图中：100：石墨矿；200：酸性溶液；10：反应槽；20：搅拌单元；30：循环单元；40：浓度分析单元具体实施方式请参阅图1，本专利技术的石墨矿的纯化方法包含以下步骤：在步骤S10中，可对石墨矿进行前处理，以除去石墨矿的水份及油脂，此步骤可包含将石墨矿于100℃至120℃的温度下烘烤10分钟至30分钟以除去水份，之后将石墨矿浸泡于酒精中浸泡30分钟至1小时，或将石墨矿于250℃至450℃的温度下烘烤20分钟至1小时，以除去油脂。在步骤S20中，可研磨已除去水份及油脂的石墨矿，以使其通过200目至400目的筛网。在步骤S30中，可以酸性溶液对经粒径筛选的石墨矿进行40分钟至90分钟的酸溶反应，并于完成酸溶反应后除去酸性溶液。此外，若需获得较高纯度的石墨晶体，也可加入新的酸性溶液，再重复步骤S30的酸溶反应的步骤。上述的酸溶反应是指以酸性溶液溶解石墨矿中的金属成份，以达到纯化石墨矿的效果，而酸性溶液可包含盐酸或硫酸。此外，在石墨矿经由步骤S20的解理后，经200目至400目的筛网筛选出的石墨矿，可使酸性溶液更容易进入解理的结晶面，进而溶出石墨矿中的金属成份。实施上，酸溶反应可为将石墨矿置入6N至12N的盐酸进行反应或将石墨矿置入重量百分比为98％的硫酸进行反应，此反应条件可使酸溶反应无须加热而仅于室温下进行，而可减少加热至高温或长时间加热所消耗的能源。在步骤S40中，可将反应完成的石墨矿进行过滤、干燥及分级，以获得纯化石墨。实施上，酸溶反应可在内循环的酸性溶液中进行，上述的内循环是指酸性溶液与石墨矿在反应槽中进行反应时，位于反应槽下方的酸性溶液会被抽出，并从反应槽的上方再加入至酸性溶液中，经由液体向下流动的冲力而增加酸性溶液与石墨矿的搅拌效率。根据以上纯化方法，本专利技术另提供一种石墨矿纯化装置。请参阅图2，图中的石墨矿纯化装置包含反应槽10、搅拌单元20以及循环单元30。反应槽10可用于容置石墨矿100及酸性溶液200。搅拌单元20设置于反应槽10中，用于混合石墨矿100及酸性溶液200。循环单元30一端连通于反应槽10的底部，另一端连通于反应槽10的顶部，以用于循环反应槽10的底部及反应槽10的顶部的酸性溶液200，使其更能搅拌均匀。此外，根据以上的石墨矿纯化方法，由于可在室温环境下进行反应，因此反应槽10的周围可不设置加热单元。本专利技术的石墨矿的纯化方法的详细步骤如下所示：对照步骤S10所示，取样50g的石墨矿放入高温炉中，将其升温至105℃处理20分钟，进行所述步骤之后的石墨矿重量为47.1，故此步骤中水分流失为2.9g，约占整体重量的5.8％。将经上述步骤的石墨矿分为A、B两组。A组是将石墨矿再放入高温炉中，升温至350℃处理20分钟，处理后的石墨矿重量为47克，故油脂流失0.1g，约占加热处理前的石墨矿重量的0.21％。B组是将石墨矿浸泡酒精预定时间，B组中未处理石墨矿重量为47.7g，将其浸泡于酒精中40分钟后烘干秤重，此时的石墨矿重量为47.5g，故油脂流失0.2g，约占浸泡处理前的石墨矿重量的0.42％对照步骤S20所示，将除去水份及油脂的石墨矿以磨矿机粉碎，并使石墨矿过200目筛网取得石墨矿粉体。对照步骤S30所示，将50g石墨矿粉体及100ml6N的盐酸加入烧杯中，并以磁石搅拌1小时进行第一次的酸溶反应，完成后除去酸性溶液并用水清洗石墨矿粉体。如对照步骤S30所示，再将100ml6N的盐酸加入已清洗的石墨矿粉体中，并以磁石搅拌1小时进行第二次的酸溶反应，完成后除去酸性溶液并用水清洗石墨矿粉体。检测以上酸溶处理后的酸性溶液，其溶出的物质如以下表一所示，其结果显示第二次的酸溶反应可使溶出的金属大幅降低，表示在第一次的酸溶反应即可溶出大部分的金属。表一对照步骤S40所示，将经由步骤S30处理的石墨矿粉体进行过滤、干燥以获得纯化石墨。将其进行导电度测试的结果如表二所示，其结果显示经二次酸溶处理后并不会大幅度影响石墨导电性，与经酸溶的锂电池负极材料(石墨)相比也较高。表二请参阅图3，如XRD分析图所示，纯化石墨的002晶面讯号较高且004晶面低，显示纯化石墨的晶形仍完整、导电度好、结构好且无杂质。且纯化后的石墨纯度为99至99.5％。故不须将其再经过高温碳化处理，即可应用于染料电池或一般电池使用的导电碳、形成石墨化合物等用途。以上所述的实施例仅为说明本专利技术的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本专利技术的内容并据以实施，当不能以之限定本专利技术的权利要求，即大凡依本专利技术所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本专利技术的权利要求书内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨矿的纯化方法，其特征在于，包含以下步骤：对石墨矿进行前处理步骤，以除去所述石墨矿的水份及油脂；研磨经除去水份及油脂的所述石墨矿，以使其通过200目至400目的筛网；以酸性溶液对经粒径筛选的所述石墨矿进行预定时间的酸溶反应，所述酸溶反应于室温下进行，并于完成所述酸溶反应后除去所述酸性溶液，所述酸性溶液为盐酸或硫酸；以及将完成所述酸溶反应的所述石墨矿进行过滤、干燥及分级，以获得纯化石墨。

【技术特征摘要】
1.一种石墨矿的纯化方法，其特征在于，包含以下步骤：对石墨矿进行前处理步骤，以除去所述石墨矿的水份及油脂；研磨经除去水份及油脂的所述石墨矿，以使其通过200目至400目的筛网；以酸性溶液对经粒径筛选的所述石墨矿进行预定时间的酸溶反应，所述酸溶反应于室温下进行，并于完成所述酸溶反应后除去所述酸性溶液，所述酸性溶液为盐酸或硫酸；以及将完成所述酸溶反应的所述石墨矿进行过滤、干燥及...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴信达，杨士庆，
申请(专利权)人：明道学校财团法人明道大学，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71