中国粉体网讯   石墨是国家不可或缺的战略资源之一，先后被各国列为重要的非金属原材料与关键矿产。因其良好的导电性、导热性、耐腐蚀性、防辐射性等，广泛应用在化工、航空航天、原子能、新能源等各高科技领域。

石墨在传统工业上的应用

在传统的优质碳质耐火材料领域，由于具有耐高温性，石墨可以用来制作耐高温的容器，比如石墨舟、石墨坩埚等；也可以作为添加剂或者填料与其他材料复合使用。在钢铁铸造过程中，需要添加增碳剂来补充铸造过程中碳的损耗，石墨可以作为增碳剂来使用。

在金刚石制造行业，金刚石分为天然金刚石和人造金刚石，天然金刚石性质优良，但是天然金刚石的资源有限，不宜获得，以石墨作为碳源合成的人造金刚石在性能上与天然金刚石相差无异，合成成本低，性价比高，因此人造金刚石在市场上广受欢迎，石墨纯度越高对于金刚石的合成越有利。

在核材料领域，核能是一种清洁且高效的能源，核能的发展可以解决未来能源枯竭问题，由于核反应堆对材料的腐蚀能力强，工作环境温度高，并不是所有的材料都适用。碳石墨材料的热膨胀系数低、抗热冲击性好、中子活化性能低，适合作为核反应堆材料。作为核工业上使用的材料，特别是在高温气冷堆上，要求灰分和硼的含量分别小于50ppm和0.1ppm。

润滑领域，润滑油是现代生活中不可缺少的物质，汽车、轮船、飞机、加工机床等领域都离不开润滑油，一些特殊的环境下，如高温条件下润滑油的性能会在很大程度被消减，使用过程容易出现润滑性不够等状况。石墨片层之间的结合力小，在外力的作用下，容易发生滑动，因此石墨的润滑性能优异，是一种理想的固体润滑剂。

在密封领域，通过将疏松多孔，表面能高的膨胀石墨压制成型可得到柔性石墨板材，由于柔性石墨耐高温、耐腐蚀、化学性能稳定且具有一定的强度能够在一些特殊环境下发挥作用，因此柔性石墨享有“密封王”的美誉。

石墨的提纯方法

石墨纯度对石墨的应用领域和经济价值都具有决定性的影响。目前，无论是用于制造人造金刚石、锂离子电池负极材料、柔性石墨材料，还是应用于航空航天和核工业的高端石墨材料，都要求石墨的固定碳含量在99%~99.99%之间，石墨的纯度越高，其导电、润滑等性能相对越稳定，材料的应用价值也越大。因此，石墨的纯度就成为了衡量石墨质量的重要指标之一，石墨提纯技术也成为了石墨行业的关键技术。

浮选法

浮选法是提纯最基本的方法，是利用有用矿物与脉石矿物之间的可浮性差异进行选别，通过浮选的方法可以将石墨的固定碳含量提升至80%~95%左右，浮选法提纯石墨是成本最低的方法。

浮选法亦有其限制，石墨在不断的磨浮过程中，有用矿物与脉石矿物逐渐单体解离，大部分通过浮选去除，但是在不断地磨矿过程中，磨矿对于解离脉石矿物的作用不断被削弱，石墨固定碳含量的提升受到限制。因此浮选只能用于石墨的初级提纯，高纯石墨则是需要化学提纯方法来完成。

高温法

高温法主要是利用石墨比石墨矿中其他杂质沸点都高的特点，通过超高温煅烧，使其中的杂质气化脱除，从而获得超高纯度的石墨提纯产品。这是因为石墨的沸点为4500°C，基本超过所有杂质沸点。在实际生产过程中一般是利用石墨坩埚盛放石墨粉，放入高温炉后设定温度，将温度升高至杂质气化温度以上（并通入保护气防止物料氧化），然后在高温条件下进行保温，将低沸点的杂质从坩埚之中挥发去除，进而实现石墨提纯，高温法可以将95%-99%的原料提纯至99.99%。

高温法可以使石墨的纯度达到99.995%左右，并且可以保护石墨的结构，提高石墨产品质量，产品可用于国防、核工业、航天等高科技领域。

氢氟酸法

氢氟酸法提纯石墨流程图

氢氟酸法具有能耗低，工艺流程简单，提纯效率高，得到的石墨固定碳含量高，对石墨产品的性能影响小的优势，但设备要求和生产条件要求严格，而且废水不易处理，环保成本高。通过控制氢氟酸的用量和作用方式优化了氢氟酸提纯法，氢氟酸在纯化过程中与几乎所有的杂质均能够发生化学反应并转变为可溶性物质，为了有效去除这些杂质，可以通过简单的水洗方法进行清洗，从而实现石墨的提纯，这一过程有助于提高石墨的纯度，从而满足各种工业应用的需求。

碱酸法

碱酸法提纯石墨流程图

碱酸法包括碱熔与酸解两个过程，即石墨中的酸性杂质如硅酸盐、硅铝酸盐、石英等先与熔融状态下的碱性物质发生化学反应生成可溶性盐后再经水洗去除。此后，在碱熔过程中未和碱发生反应的杂质如金属氧化物等再与酸反应生成酸溶性化合物经水洗、过滤而实现石墨的最终提纯。碱熔过程中通常选用熔点小（熔点318℃）、碱性强、价格便宜的NaOH作为碱性物质，而酸解过程中所使用的酸可以是HCl、H₂SO₄、HNO₃，或者由它们配制的混合酸，其中以HCl使用居多。

氯化焙烧法

为了降低高温煅烧所需的温度，也会采用通入氯气将杂质转为氯化物再进行分离的方法，其体系较为完善称为氯化焙烧法。氯化焙烧法是将石墨与还原剂按一定比例混合，在惰性气体保护下进行高温煅烧，将石墨中的杂质分解成氧化物，如SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃等。再通入氯气，在400~1200℃高温下使氧化物转变成熔沸点较低的氯化物和络合物气化逸出，从而达到提纯的目的。

参考来源：

曹世界.高纯石墨用原料的提纯工艺研究

袁恒.球形石墨的提纯及改性包覆技术研究

毛振飞.天然球形石墨化学提纯及机理研究

袁金明.微晶石墨提纯及深加工产品综述

（中国粉体网编辑整理/初末）

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