石墨选矿设备(石墨选矿工艺)

重卡之家 2022-12-20 06:25 编辑:Admin 98阅读

1. 石墨选矿工艺

石墨的提纯方法-浮选法

天然鳞片状石墨的品位一般只有1.5%~10%,由于其可浮性好,因此该种石墨的富集主要是浮选。浮选石墨精矿品位可达95%,通常为79%~90%。由于硅酸盐矿物浸染在石墨鳞片中,用选矿方法进一步富集比较困难,因此必须采用化学法或热力方法进一步除去石墨中的杂质。

隐晶石墨的品位一般较高,可达50~60%,个别矿山可产出品位在90%以上的高品位隐晶石墨,但由于该种石墨矿可选性差,一般选矿工艺只能有限提高其品位,因此隐晶石墨通常采用化学提纯法除掉石墨中的杂质,得到纯度较高的石墨。用物理选矿方法处理隐晶石墨效果不好,精矿品位不够高,石墨的回收率也很低,因此现代工业中需要的高碳隐晶石墨产品一般为化学法提纯隐晶石墨原矿来制取,必要时还可以采用热力学法以取得更高纯度的石墨产品。

另外,一些结晶程度低、粒度较细的鳞片状石墨可能发生鳞片弯曲、扭折以至于片状结构被破坏的现象,大大降低了石墨的可选性,尽管这样的石墨原矿符合鳞片状石墨的结构特性,仍普遍采用化学提纯法提高品位。

2. 石墨选矿工艺流程

石墨中所含的杂质,主要是钾、钠、镁、钙、铝等的硅酸盐矿物,墨提纯,就是采取有效的手段除去这部分杂质。

目前,墨提纯的方法主要有浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法、高温法等。

01浮选法

由于石墨表面不易被水浸润,因此具有良好的可浮性,容易使其与杂质矿物分离。石墨原矿的浮选一般先使用正浮选法,然后再对正浮选精矿进行反浮选。采用浮选法就能得到品位较高的石墨精矿。浮选石墨精矿品位通常可达80%~90%,采用多段磨选,纯度可达98%左右。

使用浮选法提纯的石墨精矿,品位只能达到一定的范围,因为部分杂质呈极细粒状浸染在石墨鳞片中,即使细磨也不能完全单体解离,所以采用物理选矿方法难以彻底除去这部分杂质,一般只作为石墨提纯的第一步,进一步提纯石墨的方法通常有化学法或高温法。

3. 石墨矿选矿工艺

石墨烯不是一种矿物,所以没有储量可言。石墨烯要靠人工合成的。

但是有石墨矿的。

我国80年代恢复发展了莱西、武川、伍园、西峡等矿,广东佛冈煤矿和鸡西磷矿兼有石墨生产矿场。至1985年全国县属以上的大、中型石墨企业有25家,乡镇小型企业200多家,全国年产量27.9万t,出口量从1978年的1.37万t增长至8.1万t,成为非金属矿中的大宗出口产品。1990年中国石墨生产出现高峰,年产量67.9万t,出口量14.1万t,1992年降为50.8万t,出口量15.5万t。1995年又出现新的高峰,年产量达216.3万t,其中鳞片石墨产量54.9万t,出口量15.4万t。目前共有国有骨干矿山9座,地方国有矿山15座,集体及乡镇采选厂矿187家,各种加工厂180余家,形成以黑龙江柳毛、山东南墅、内蒙古兴和为重点的晶质石墨生产基地和以湖南鲁塘为中心的隐晶质石墨生产基地,国有骨干矿山的产量占全国产量的38%,集体及乡镇企业产量占62%。

我国石墨矿业历经70多年沧桑,虽然也有几次曲折,但总体发展显著,至1995年不仅年产量为1949年产量的365倍,而且已形成为采矿、选矿、加工、质量提纯和石墨制品一系列配套的综合性产业。年产量约占世界产量的一半,居于首位。产品品种20多种,产品牌号272种,产品质量、粒度分级及粉碎加工方法达世界先进水平。同时,由于不断开拓深加工产品,产品结构也发生较大的改善,已能生产代表当代国际先进水平的彩电管石墨乳,GRT节能减磨添加剂、可膨胀石墨、石墨板材、石墨密封件和石墨耐火材料等6大类近1000种深加工产品。长期以来,石墨一直是我国非金属优势矿产之一,今后仍将继续稳步发展。

4. 石墨选矿工艺有哪些

区别:1、定义不同

碳:碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。 碳能在生物体内绝大多数分子都含有碳元素。

石墨:石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。

2、历史沿革不同

碳:碳在史前就已被发现,炭黑和煤是人类最早使用碳的形式。钻石大约在公元前2500年被中国熟知,同时煤作为碳的形式在罗马时代被使用的化学方式和现代一样:通过在一个椎体建筑物中加热被黏土覆盖的木材来排除空气。

石墨:早在二十世纪三十年代,中国黑龙江鸡西柳毛、山东南墅石墨矿就开始了石墨的生产加工。当时选矿工艺流程简单,工人劳动条件差,生产率极低,年产量仅有几千吨。

3、应用不同

碳:碳对于现有已知的所有生命系统都是不可或缺的,没有它,生命不可能存在。除食物和木材以外的碳的主要经济利用是烃(最明显的是石油和天然气)的形式。原油由石化行业在炼油厂通过分馏过程来生产其他商品,包括汽油和煤油。

石墨:作耐火材料,石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质,在冶金工业中有重要作用。

5. 石墨矿生产线

华为研发的3纳米芯片需要光刻机来生产。

华为已经具有了手机处理器芯片的研发能力,但手机处理器芯片的整体生产一是需要研发设计,这一点华为已经完全可以自力更生的自行设计;二是需要根据设计来进行生产,生产手机处理器芯片需要价值上百亿的生产流水线,生产线的核心就是价值过亿的光刻机,目前5NM以上工艺的这种高端光刻机垄断在一家荷兰公司手里。根据美国的要求,荷兰公司不出售此种光刻机给中国。而已有生产线的台积电、三星也不得给华为公司代工。因此,华为的设计目前已无法生产。

6. 石墨选矿工艺流程图

石墨结构是矿物质石墨的晶体结构,为六边形层状。在石墨晶体中,同层的碳原子以sp2杂化形成共价键,每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。

石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为3.40Å,同一网层中碳原子的间距为1.42Å。属六方晶系,具完整的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。

石墨与金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连形的环,伸展成片层结构,这里C-C键的键长皆为142pm,这正好属于原子晶体的键长范围,因此对于同一层来说,它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们相互重叠。电子比较自由,相当于金属中的自由电子,所以石墨能导热和导电,这正是金属晶体特征。因此也归类于金属晶体。

石墨晶体中层与层之间相隔340pm,距离较大,是以范德华力结合起来的,即层与层之间属于分子晶体。但是,由于同一平面层上的碳原子间结合很强,极难破坏,所以石墨的溶点也很高,化学性质也稳定。

鉴于它的特殊的成键方式,不能单一的认为是单晶体或者是多晶体,现在普遍认为石墨是一种混合晶体。

7. 石灰石选矿工艺

矿石提锂:矿石法目前比较成熟,以前新疆锂盐厂采用石灰石,缺点在于1:3的石灰石比例煅烧,整体收益会比较低,现在主流方法是硫酸法。矿石提锂的主要成本在于原材料的采购,直接加工成本其实是比卤水低的。

2)卤水提锂:卤水总体成本还是偏低,因卤水是自有的而矿石都是上游采购的,但分开来看加工成本较高,所以加工成本基本上就是完全成本。而且通过加一道工序,将产品做到高品质的技术目前也不是问题,国内很多企业可以做到。

3)云母提锂:云母提锂是江西锂盐厂的技术,以前锂云母4.4~4.5品味,比较高所以可以使用石灰石法,通过1:3的石灰石进行煅烧。现在矿品位下降,锂云母品位是2.2左右,所以石灰石法不合适,普遍用硫酸盐法,锂云母+硫酸钠+硫酸钙+少量硫酸钾进行煅烧,目前做的还是比较好的。 

8. 石英矿选矿工艺

(一)水洗、分级脱泥

石英中的SiO2的品位随着石英粒度的变细而降低,铁质和铝制等杂志矿物的品位则正好相反,这种现象在含有大量粘土性质矿物石英中尤为明显。所以在入选前对石英原矿进行水选,分级脱泥是非常必要的,而且效果也是较为明显的。如江苏宿迁马陵山矿石英原矿化学组成为:SiO279.38%、Fe2O3 1.68%、AL2O311.28%,其粒度组成中-0.1mm粒级含量为27.65%。在对原矿进行预选水洗、分级脱泥后,SiO2的品位上升到86.36%,Fe2O3降低至0.49%,AL2O3降低至6.79%,除杂提纯效果较为显著。水洗、分级脱泥作为一种矿石入选前的预处理方法,应用的较早也很普遍,但对于存在于石英表面的薄膜铁和粘连性杂质矿物,其脱除效果尚不显著。

(二)擦洗

擦洗是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物和进一步擦碎未成单体的矿物集合体,再经分级作业达到石英砂进一步提纯的效果,目前,主要有棒摩擦洗和机械擦洗两种方法,对于机械擦洗,一般认为影响擦洗效果的因素主要是来自擦洗机的结构特点和配置形式,其次为工艺因素,包括擦洗时间和擦洗浓度,研究表明,砂矿擦洗浓度在50%-60%之间效果最好,而且在一定程度上反而加大了石英提纯的难度;擦洗时间原则上以初步达到产品质量要求为基准,不宜过长,因时间过长,会加大设备磨损,提高能耗和造成选矿提纯成本的增加。由于对于某些石英矿,机械擦洗擦除效果不太理想,因此,在我国棒磨擦洗工业应用较为普遍和相对成熟。如对某地石英原矿经水洗、分级脱泥后+0.3mm以上的石英砂进行棒磨擦洗,结果表明,经磨矿擦洗后,Fe2O3从0.19%降低到0.10%,铁的去除率达47.4%。我们在对云南某地石英采用加药高效强力擦洗,配合适当的工艺和设备,结果发现比采用棒磨擦洗效果好,棒磨擦洗后收率为49%,而加药高效强力擦洗回收率为73%。加药的目的是增大杂质矿物和石英颗粒表面的电斥力,增强杂质矿物与石英颗粒相互间的分离效果。

(三)磁选

磁选工艺的采用,可以最大限度的清除包括连生体颗粒在内的赤铁矿、褐铁矿和黑云母等弱磁性杂质矿物。强磁选通常采用湿式强磁选机或高梯度磁选机。一般而言,对杂质以褐铁矿、赤铁矿、黑云母等弱磁性杂质矿物为主的石英,利用湿式强磁机在10000奥斯特以上可以选出;对含杂以磁铁矿为主的强磁性矿物,则采用弱磁机对或中磁机进行选别效果比较好,上村宏﹒田渊平次采用强磁机对濑户石英砂进行了实验条件研究,结果表明,磁选数和磁场强度选除铁效果有重要影响,随磁选次数的增加,含铁量逐渐减少,而一定的磁场强度下可除去大部分的铁质,但此后磁场强度即使提高很多,除铁率也无多大变化。另外,石英砂粒度越细,除铁效果越好,其原因是细粒石英砂中含铁杂质矿物量高的缘故。当石英砂原砂中含杂质矿物较多时,仅采用擦洗、脱泥和磁选是不能将石英砂提纯成高纯砂的,为了进一步提高石英的纯度和降除杂质

(四)浮选

考虑到含氟废水对环境的严重影响,国外于70年代出现了“无氟有酸浮洗法”如日本在实现长石与石英的分离中,采用硫酸或盐酸(PH=2)调浆,加高级脂肪族胺盐和石油磺酸钠混合捕收剂浮选获得成功,无氟无酸浮选法是近年来大力开发的石英长石浮选分离新工艺,唐甲莹等从1984年开始研究阴阳离子混合捕收剂浮选分离新工艺,该方法是在自然中性介质中,利用石英、长石结构组成的差异,合理调配阴阳离子捕收剂的配比,优先浮选出长石,实现二者的分离。但无氟无酸浮选法不如HF法和酸法成熟,目前尚未见到工业生产的应用的报道,云母与石英的等电点相近,分选难度大,采用酸性条件下阴离子捕收剂,或在碱性条件下阴-阳离子捕收剂两种方法浮选,可获得很好的效果。一般而言,经过擦洗、脱泥、磁选和浮选后,石英的纯度可达到99.3%-99.9%,基本上满足工业用砂的需求。

(五)酸浸

酸浸是利用石英不溶于酸(HF除外),其他杂质矿物能被酸液溶解的特点,从而可以实现对石英的进一步提纯。酸浸常用酸类有硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸等;还原剂有亚硫酸及其盐类等。研究发现,上述酸类对石英中的非金属杂质矿物均有良好的去除效果,但对不同的金属杂质,酸的种类及其浓度影响较为显著,一般认为各种稀酸对Fe和Al的去除均有显著效果,而对Ti和Cr的去除效果则采用较浓的硫酸、王水或HF进行酸浸处理。通常使用上述酸类组成的混合酸进行杂质矿物的酸浸脱除,考虑到HF对石英的溶解作用,故HF浓度一般不超过10%。除酸的浓度外,酸的用量、酸浸时间、温度及矿浆搅拌均可以影响石英酸浸效果。酸浸各种因素的控制应根据石英最终品位要求,尽量降低酸的浓度,温度和用量,减少酸浸时间,以实现在较低的选矿成本下进行石英提纯。在一些欧美国家由于对石英中铁的要求比较严格,故比较系统的研究了石英酸浸提纯处理,并建立了酸浸的石英选矿提纯厂。经过酸浸处理后的石英,可获得纯度达99.99%的高纯石英。

(六)微生物浸出

用微生物浸除石英颗粒表面的薄膜铁或浸染铁是新近发展起来的一种除铁技术,据国外研究结果表明,用黑曲霉素、青霉、假单胞菌、多粘菌素、杆菌等微生物对石英表面薄膜铁进行浸除时,均取得了良好的效果,其中以黑曲霉素浸除铁效果最佳,Fe2O3的去除率多 在75%以上,精矿Fe2O3的品位低达0.007%。并且,发现用大多细菌和霉菌预先栽培好的培养液浸出铁的效果更好,就像其他菌种一样是由于他们的可溶性代谢物的作用。目前微生物除铁处于实验室研究阶段,规模化工业的生产尚需作进一步的实验研究。

(一)石英选矿提纯方法和工艺流程一般由以下几点确定:a 原砂中杂质矿物的赋存状态;b 提纯工艺的选矿成本;c 精砂制品的工业用途。

(二)对一般工业用途的精砂石英,尽可能选择为简单的工艺流程以降低提纯成本。推荐选用擦洗—脱泥—磁选工艺,即可满足精神的质量要求。

(三)对作为高科技用的高纯和超高纯石英,则需要进一步采用浮选和酸浸等工艺对石英再次提纯。高纯和超高纯石英的质量要求一般为二氧化硅≥99.99%,三氧化二铁质量分数小于1×10-5,其提纯过程不仅要严格控制选别条件,而且对相应提纯设备要求也比较严格,以防止二次污染。

(四)我们首次使用加药高效强力擦洗—分级—磁选这一新的提纯工艺,并在云南某地石英砂岩的选矿提纯中获得成功,克服了棒磨擦洗带来的铁质二次污染,产率低等缺点。该工艺对实现石英在低成本,高效提纯除杂方面很有意义

9. 石墨矿开采方法

来源:可以直接开采石墨矿,或者用煤炭、石油来制备 学名:石墨 化学式:C

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