石墨提纯的方法有多种,主要包括物理提纯和化学提纯两大类。
物理提纯法中最常见的是高温提纯法。它利用石墨的沸点远高于所含杂质硅酸盐的沸点这一特性,将石墨直接装入石墨坩埚,在通入惰性气体和氟利昂保护气体的纯化炉中加热到2300~3000℃,保持一段时间,使石墨中的杂质溢出,从而实现石墨的提纯。这种方法可将石墨提纯到99.99%,甚至更高纯度。
化学提纯法包括碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法等。碱酸法是石墨化学提纯的主要方法,其基本原理是利用石墨耐酸、碱、抗腐蚀的性质,用酸、碱处理石墨精矿,使杂质溶解,然后洗涤掉,提高精矿品位。氢氟酸法则利用石墨中的首要杂质硅酸岩类与氢氟酸反应生成氟硅酸(或盐),随溶液排除,从而得到高纯度的石墨。氯化焙烧法则是将石墨掺加一定量的还原剂,在一定温度和特定气氛下焙烧,再通入氯气进行化学反应,使物料中有价金属转变成熔沸点较低的气相或凝聚相的氯化物及络合物而逸出,从而实现石墨的提纯。
除了上述方法,还有浮选法等物理选矿方法作为石墨提纯的第一步,可以得到固定碳含量在90%~98%之间的中高碳石墨。然后再根据石墨的纯度要求选择适合的深度提纯方法。
每种提纯方法都有其特定的应用场景和优缺点,应根据石墨的来源、纯度要求以及生产成本等因素综合考虑,选择最合适的提纯方法。