可膨胀石墨的制造方法技术

本发明专利技术公开一种可膨胀石墨的制造方法，包括如下步骤：1)将可膨胀石墨原料置于膨化炉内，使石墨粒子膨化形成石墨蠕虫并挤压成型；2)将挤压成型的膨胀石墨送入粉碎设备进行粗碎；3)粗碎加工完毕后再进行精碎，制得不同细度的膨胀石墨微粉；4)在氢氟酸中加入盐酸液制成混合酸液；5)将膨胀石墨微粉加入混合酸液中进行浸泡；6)将浸泡后的物料进行过滤脱酸，用纯水洗涤至pH为6‑7，烘干；7)将干燥后的膨胀石墨微粉进行膨化、碾压，得膨胀石墨材料；8)将膨胀石墨材料在去离子水中浸泡，用盐酸将去离子水pH值调整到2‑3；9)将浸泡的膨胀石墨材料在超纯水中浸泡洗涤、干燥。本发明专利技术提供的方法生产成本低、操作简单，产品纯度高。

【技术实现步骤摘要】
可膨胀石墨的制造方法
本专利技术涉及石墨材料
，尤其涉及一种可膨胀石墨的制造方法。
技术介绍
膨胀石墨材料是采用天然鳞片石墨经过硫酸、氧化剂处理得到的可膨胀石墨，然后在高温下瞬间膨胀、成型得到的。膨胀石墨是一种多孔材料，其孔经在纳米数量级范围，在化学电源的发展过程中，采用多孔材料制做电极是一次重要的技术进步。多孔材料电极使得参与电化学反应的活性表面得到很大的提高，从而提高了活性物质的利用率，同理使电极的真实电流密度大大降低，减小了电池的能量损失，使电池质量和性能明显改善。膨胀石墨主要作为制备碱性电池、扣式电池导电材料，可使电池的性能得到有效的改进，使容量大大提高。目前，国内对膨胀石墨的加工工艺和方法，均是用纯度较低的天然石墨进行膨化处理，这样处理的膨胀石墨一般作为密封件和进一步深加工的初步原料，由于其金属元素含量较高用作碱性电池时与氢氧化钾发生反应产生大量的气体，因而不能直接用作无汞碱性电池的导电剂。例如：中国专利申请号85103917可膨胀石墨及其制造方法中公开的
技术实现思路
是：采用分别依次用硝酸和硫酸浸泡石墨粒，经水清洗后低温烘干之含水小于10％后，加入氧化钙粉末进行处理筛分，这种加工工艺石墨的杂质多，且氧化钙的分离不完全而造成金属离子增加，因此不能用于制造碱性电池的导电剂。而中国专利申请号03111822.4一种膨胀石墨的制备方法，该方法以高纯石墨为原料，经浸泡、氧化、脱水、烘干、膨胀、加压成型、粉碎分级等工艺过程制备膨胀石墨粉。该方法是将石墨原料置于酸性液中浸泡，在加入重铬酸钾等是其氧化后水洗至中性脱水；再将膨胀石墨粒子置于1000℃恒温膨胀炉内是其沿C轴方向膨胀，形成石墨蠕虫后加压成型，最后粉碎、分级和粒度检测得到膨胀石墨粉。采用这种方法制得的膨胀石墨存在纯度低、微量元素高、产品细度单一的缺点，即使是高纯石墨，那么经过加酸、氧化剂、插层剂处理形成层间化合物，由于工业化生产不可能使用分析纯，即使是分析纯，也会含有远远大于50ppm以上的杂质，同时由于形成层间化合物，其重铬酸钾、高锰酸钾等进入石墨层间根本出不来，会进一步增加金属杂质含量，同时在粉碎加工过程中，由于膨胀蠕虫加工难度较大，需反复粉碎，在粉碎过程又会引入大量的金属元素，为此，由于该制备方法本身的缺陷导致不可能制备出铁含量小于50ppm、碳含量大于99％的膨胀石墨粉。有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种纯度高、生产成本低、操作简单的可膨胀石墨的制造方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可膨胀石墨的制造方法，其包括如下步骤：1)将可膨胀石墨原料置于膨化炉内，在800～1200℃范围内使石墨粒子完全膨化，形成石墨蠕虫，在0.5～5MPa压力下使石墨蠕虫挤压成型；2)将挤压成型的膨胀石墨送入粉碎设备进行粗碎；3)粗碎加工完毕后再进行精碎，制得不同细度的膨胀石墨微粉；4)在氢氟酸中加入盐酸液制成混合酸液，混合酸液中，氢氟酸质量浓度为5-10％，盐酸质量浓度为5-10％；5)将膨胀石墨微粉加入混合酸液中，进行浸泡，时间为2-5h；6)将浸泡后的物料进行过滤脱酸，用纯水洗涤至pH为6-7，烘干；7)将干燥后的膨胀石墨微粉进行膨化、碾压，得膨胀石墨材料；8)将膨胀石墨材料在去离子水中浸泡，用盐酸将去离子水pH值调整到2-3，浸泡时间4-10h；9)将浸泡的膨胀石墨材料在超纯水中浸泡洗涤、干燥，即得可膨胀石墨。优选的，步骤1)中，所述可膨胀石墨原料的纯度大于90％，粒度在30～120目之间。优选的，步骤2)中，所述粉碎设备为切碎机、剪切式粉碎机、冲击磨或气流粉碎机。优选的，步骤3)中，所述精碎采用激光粒度分布仪检测粒度分布。优选的，步骤5)中，所述膨胀石墨微粉与混合酸液的重量比为1：0.8～1.2。优选的，步骤9)中，所述超纯水电阻率高于13MΩ·cm以上。优选的，步骤9)中，洗涤水pH值达到6以上为洗涤终点。优选的，步骤9)中，所述干燥温度低于300℃。相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术采用高温膨化挤压成型、粉碎之后又经过液相纯化处理、洗涤、脱水和烘干的工艺制得的膨胀石墨粉，其具有较高的纯度和较好的粒度分布，用于无汞碱性电池提高电池容量40％左右，高温性能、大功率放电均很好，同时由于其较低的松装密度与普通石墨粉相比减少用量40～50％，增大活性物质添加量，从而大大降低了电池成本。2)本专利技术采用氢氟酸和盐酸混合酸液，在强酸性环境下将膨胀石墨微粉中的硅酸盐、碳酸盐或其它盐类分解溶解，通过纯水稀释洗涤；将此处理的膨胀石墨微粉制造成膨胀石墨材料后，因机械加工过程产生的锈渍等采用盐酸或硝酸浸泡溶解，采用超纯水稀释洗涤，干燥后得到优异的可膨胀石墨材料。3)本专利技术先采用中碳或高碳鳞片石墨原料生产膨胀石墨微粉，再进行化学方法纯化，得到纯度较高的可膨胀石墨，改变了传统工艺中先进行提纯再制造可膨胀石墨的生产顺序，本专利技术减少了纯化过程之后的烘干过程，节约生产时间，降低了能耗并提高了生产效率。可膨胀石墨制备过程中脱出的酸可以回收利用，化学纯化过程中脱出的酸也可以回收利用，利于环保生产。4)另外本专利技术的制造方法工艺简单，操作容易，成本低，适于企业规模化生产。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例11)取纯度为98％、粒度为50目的可膨胀石墨800kg，将其加入膨化炉中，在800℃的条件下沿C轴方向进行完全膨化，形成石墨蠕虫，经过收集后在0.5MPa下予压成型，后用切碎机粗碎后再用气流粉碎机粉碎至600～1000目的膨胀石墨微粉。2)取200kg质量浓度为40％的氢氟酸，再加入200kg质量浓度为36％的盐酸，加水200kg，混匀得混合酸液，由于膨胀石墨微粉中含水量较多，配制混合酸液时加水相对较少。3)将制得的膨胀石墨微粉直接加入配制好的混合酸液中浸泡，膨胀石墨微粉与混合酸液的重量比为1:0.8，时间为2.5h。4)浸泡之后，用离心脱水机脱酸，脱出的酸可回收，脱酸后继续采用去离子水洗涤，直到洗涤水pH达到6以上；取出后，在80℃以下的温度下干燥，水分不高于2％。5)采用天然气燃烧器炉子将膨胀石墨微粉在850℃膨胀，得到膨胀石墨，测试其灰分含量为0.08％；膨胀石墨经压延机预压成型，得到密度为0.2g/cm3厚度为7mm的膨胀石墨泡沫材料。6)将膨胀石墨泡沫材料放在容器内固定，膨胀石墨泡沫裁切成500×500mm的块体材料，加入0.1s/cm超纯水浸没膨胀石墨泡沫材料，采用盐酸调整浸泡水的pH值为2，浸泡时间为8h，然后用超纯水对其进行浸泡洗涤，至浸泡液的pH达到6，取出膨胀石墨泡沫材料，并放入烘箱中烘干，烘干温度在200℃，得可膨胀石墨。将可膨胀石墨在电导率为0.1μs/cm去离子水中浸泡2h，测得电导率为2.1μs/cm。实施例21)取纯度为95％、粒度为80目的可膨胀石墨1000kg，将其加入膨化炉中，在1200本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可膨胀石墨的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将可膨胀石墨原料置于膨化炉内，在800～1200℃范围内使石墨粒子完全膨化，形成石墨蠕虫，在0.5～5MPa压力下使石墨蠕虫挤压成型；2)将挤压成型的膨胀石墨送入粉碎设备进行粗碎；3)粗碎加工完毕后再进行精碎，制得不同细度的膨胀石墨微粉；4)在氢氟酸中加入盐酸液制成混合酸液，混合酸液中，氢氟酸质量浓度为5‑10％，盐酸质量浓度为5‑10％；5)将膨胀石墨微粉加入混合酸液中，进行浸泡，时间为2‑5h；6)将浸泡后的物料进行过滤脱酸，用纯水洗涤至pH为6‑7，烘干；7)将干燥后的膨胀石墨微粉进行膨化、碾压，得膨胀石墨材料；8)将膨胀石墨材料在去离子水中浸泡，用盐酸将去离子水pH值调整到2‑3，浸泡时间4‑10h；9)将浸泡的膨胀石墨材料在超纯水中浸泡洗涤、干燥，即得可膨胀石墨。

【技术特征摘要】
1.一种可膨胀石墨的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将可膨胀石墨原料置于膨化炉内，在800～1200℃范围内使石墨粒子完全膨化，形成石墨蠕虫，在0.5～5MPa压力下使石墨蠕虫挤压成型；2)将挤压成型的膨胀石墨送入粉碎设备进行粗碎；3)粗碎加工完毕后再进行精碎，制得不同细度的膨胀石墨微粉；4)在氢氟酸中加入盐酸液制成混合酸液，混合酸液中，氢氟酸质量浓度为5-10％，盐酸质量浓度为5-10％；5)将膨胀石墨微粉加入混合酸液中，进行浸泡，时间为2-5h；6)将浸泡后的物料进行过滤脱酸，用纯水洗涤至pH为6-7，烘干；7)将干燥后的膨胀石墨微粉进行膨化、碾压，得膨胀石墨材料；8)将膨胀石墨材料在去离子水中浸泡，用盐酸将去离子水pH值调整到2-3，浸泡时间4-10h；9)将浸泡的膨胀石墨材料在超纯水中浸泡洗涤、干燥，即得可膨胀石墨。2.根据权利要求1所述的可膨胀...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱全红，施立毛，
申请(专利权)人：东莞市鸿亿导热材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44