通过与疏水性磁性颗粒的附聚精选石墨颗粒制造技术

本发明专利技术涉及一种精选石墨颗粒的方法，其包括：a)提供含有石墨颗粒和不希望材料的原料，b)将疏水性磁性颗粒加入原料中，这得到包含磁性颗粒和石墨颗粒的附聚物的负载的原料中，以及c)通过磁场将附聚物由负载的原料分离，这得到分离的附聚物。

Select graphite particles by agglomeration with hydrophobic magnetic particles

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过与疏水性磁性颗粒的附聚精选石墨颗粒本专利技术涉及一种精选(concentrating)石墨颗粒的方法，该方法包括：提供含有石墨颗粒和不希望材料的原料；将疏水性磁性颗粒加入原料，这得到包含磁性颗粒和石墨颗粒的附聚物的负载的原料；和通过磁场由负载的原料中分离出附聚物，这得到分离的附聚物。本专利技术还涉及包含石墨颗粒、疏水性磁性颗粒和收集剂的附聚物。石墨为许多应用的重要原材料，并且已知各种开采石墨矿石的方法。石墨还可以由各种含碳原材料合成。石墨矿石浮选通常是已知的，且通常必需数个纯化步骤以获得石墨矿石精矿(concentrate)。Shujuan和Meng，Adv.J.FoodSci.andTechnology，6(2014)，989-993公开了一种包括3个细鳞状石墨的浮选步骤的方法。AU199060937公开了使用表面活性剂分散体加工石墨矿石以由不希望的脉石材料剥离石墨颗粒。所得释放出的石墨通过使用煤油作为收集剂和起沫剂化学品的泡沫浮选回收。US2012684公开了以循环过程通过用亚硫酸氢铵处理而通过石墨矿石的机械处理获得的石墨矿石精矿的纯化。US2914383描述了通过含氟或含氯气体的作用纯化石墨矿石。本专利技术的目的是找到一种避免现有技术的缺点如使用起沫剂化学品或腐蚀性化学品如硫酸氢盐或卤素的精选石墨的方法和一种在单个步骤中提供高度富集的石墨的方法。该目的通过一种精选石墨颗粒的方法解决，该方法包括：a)提供含有石墨颗粒和不希望材料的原料，b)将疏水性磁性颗粒加入原料，这得到含有磁性颗粒和石墨颗粒的附聚物的负载的原料，和c)通过磁场由负载的原料中分离出附聚物，这得到分离的附聚物。该目的还通过一种包含石墨颗粒、疏水性磁性颗粒和收集剂的附聚物解决。精选石墨颗粒的方法通常使原料中的石墨颗粒的浓度提高至1.1-100，优选2-20倍。步骤a)在步骤a)中，提供含有石墨颗粒和不希望材料的原料。石墨优选是指化学元素碳的六方或三方结晶多层晶型。石墨可具有2.1-2.3的密度，约3750℃的升华点或约1的硬度。稠合平面C6环的平行层通常构成石墨的晶体结构。各碳原子可在层平面中以120°角与3个相邻碳原子连接。在六方石墨晶格中，第三层正好设置在第一层下方(-A-B-A-B-序列)，且在三方石墨晶格中，第四层正好设置在第一层下方(-A-B-C-A-B-C-序列)。石墨可为多层晶型的，这是指石墨可包含至少2个层，优选至少3个层，特别是至少10个层。原料可基于天然石墨矿石或来自人为来源。天然石墨矿石通常含有其他矿物组分如石英、云母、片麻岩和长石。作为来自人为来源的合适原料，可以是电子废料或电池组废料。电池组废料可含有粉末形式的阳极和阴极电极材料。优选地，原料基于天然石墨矿石、电子废料或电池组废料。在另一形式中，石墨还是指被称为石墨烯的碳的六方单层晶型。石墨烯可通过氧化石墨的还原或热解、通过钠和乙醇的溶剂热合成或通过有机溶剂的剥离而制备。这些反应混合物或粗产物也适合作为原料。在一个优选形式中，术语石墨不含石墨烯。原料通常包含至少0.1重量％，优选至少1重量％，更优选至少3重量％，特别是至少20重量％的石墨。原料通常包含1-99重量％的石墨，优选10-80重量％的石墨。来自电池组废料的原料可含有1-80重量％，优选3-50重量％，特别是1-15重量％的石墨。石墨颗粒包含石墨。石墨颗粒通常包含至少50重量％，优选至少70重量％，特别是至少90重量％的石墨。在另一形式中，石墨颗粒基本由石墨组成。原料可经预处理使得主要含有由粘附的不希望材料中释放出的石墨颗粒。该类预处理可包括研磨和筛分或筛选阶段，其可在研磨和筛选回路中组合。通过浮选或载体浮选的预处理也是可能的。存在的原料可含有磁性或可磁化材料，例如铁磁性、亚铁磁性(ferrimagnetic)或顺磁性材料(例如磁性金属如铁、钴、镍，或磁性合金如铁素体或铁稀土磁性合金或磁性矿物如磁铁矿、赤铁矿、磁黄铁矿)。可使原料经受磁力分离以移除磁性或可磁化材料。原料通常包含至多10重量％，优选至多5重量％，特别是至多1重量％的磁性或可磁化颗粒。石墨颗粒通常具有能使该颗粒有效地与磁铁矿颗粒附聚的平均直径。在一个优选实施方案中，石墨颗粒的D50为1nm至1mm，优选0.1μm至500μm，最优选1μm至50μm。石墨颗粒的平均直径可通过激光衍射测量测定，例如使用Mastersizer2000或3000以软件版本5.12G的激光衍射测量测定，其中使样品分散于水或醇中。石墨颗粒的粒度可以在使用前通过粉碎或研磨降低。合适的不希望材料可含有金属、亲水性金属化合物或亲水性半金属化合物。不希望材料可包括金属氧化物或半金属氧化物、包含金属或半金属化合物的碳酸盐、包含金属或半金属化合物的硅酸盐、硫化金属或半金属化合物、羟基金属或半金属化合物或其混合物。这些材料可以矿物陶瓷或玻璃的形式存在。典型的金属氧化物或半金属氧化物包括但不限于二氧化硅(SiO2)，硅酸盐，铝硅酸盐，例如长石、钠长石(Na(Si3Al)O8)，云母，例如白云母(KAl2[(OH,F)2AlSi3O10])，石榴石(Mg,Ca,FeII)3(Al,FeIII)2(SiO4)3以及其他相关的矿物及其混合物。不希望材料可以选自SiO2、CaO、Al2O3、MgO、P2O3、ZrO2、Fe2O3、Fe3O4、CeO2、Cr2O3、复合氧化物基质及其混合物。在电子废料或电池组废料中，不希望材料可包括塑料、铜、银、金、陶瓷、玻璃、阴极材料，例如锌、氧化锂锰、氧化锂钴，氧化锂镍，各种化学计量比的锂镍钴锰氧化物或各种化学计量比的锂镍钴铝氧化物。原料可为分散体，优选水分散体。术语分散体可包括悬浮液和悬浮乳液。分散体的连续相通常包含至少50重量％，优选至少80重量％，特别是至少90重量％的水。分散体的固体含量可为3-50重量％，优选10-45重量％。术语“分散体”是指包含超过一个相的物质，其中至少一个相由通常以胶体尺寸范围分散在整个连续相中的细碎相域组成。原料可进一步含有收集剂。合适收集剂选择地在石墨颗粒上形成一个疏水层。收集剂通常已知用于浮选过程。优选收集剂为非离子收集剂，其通常为在水中不离解的液态非极性化合物。优选地，收集剂为烃。烃可为均一烃或烃混合物。在每种情况下在20℃下，烃的粘度可为0.1-100cP，优选0.5-5cP。烃可为矿物油、植物油、生物柴油、BtL(生物质制液态)燃料、煤液化的产物、GtL(天然气气制液态产物)过程的产物、长链醇及其混合物。收集剂优选为矿物油。合适矿物油为原油衍生物和/或通过蒸馏由褐煤、硬煤、泥煤、木材、石油和合适的话其他矿物原材料产生的油。矿物油通常包括链烷烃(即饱和直链和支化烃)，环烷烃(即饱和环状烃)和芳族烃的烃混合物。优选的烃为选自柴油、石油、煤油或瓦斯油的原油衍生物。柴油基本基于矿物油，即柴油为通过蒸馏分馏矿物油中的馏分。柴油的主要组分主要为每分子具有约本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精选石墨颗粒的方法，包括/na)提供含有石墨颗粒和不希望材料的原料，/nb)将疏水性磁性颗粒加入原料，这得到含有磁性颗粒和石墨颗粒的附聚物的负载的原料，和/nc)通过磁场由负载的原料中分离出附聚物，这得到分离的附聚物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170929 EP 17194111.51.一种精选石墨颗粒的方法，包括
a)提供含有石墨颗粒和不希望材料的原料，
b)将疏水性磁性颗粒加入原料，这得到含有磁性颗粒和石墨颗粒的附聚物的负载的原料，和
c)通过磁场由负载的原料中分离出附聚物，这得到分离的附聚物。


2.根据权利要求1的方法，其进一步包括d)使分离的附聚物分解以分别获得磁性颗粒和石墨颗粒。


3.根据权利要求1或2的方法，其中原料为分散体，优选水分散体。


4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中原料进一步含有收集剂，其在石墨颗粒上选择性地形成疏水层。


5.根据权利要求4的方法，其中收集剂为选自矿物油、植物油、生物柴油、BtL(生物质制液态)燃料、煤液化的产物、GtL(天然气气制液态产品)过程的产物、长链醇及其混合物的烃。


6.根据权利要求4或5的方法，其中原料包含基于原料的干质量为0.1-10重量％的收集剂。


7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中原料包含5-99重量％的石墨。


8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中将磁性颗粒以基于干燥石墨颗粒和不希望材料的重量0.01-100重量％，优选0.1-20重量％，特别优选0.5-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·罗德，A·鲁兹，M·门特格斯，O·库恩，R·E·穆尼扎加，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE