一种高纯煤系石墨的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113501516A(43)申请公布日2021.10.15(21)申请号202110991751.4(22)申请日2021.08.26(71)申请人枣庄市三兴高新材料有限公司地址277300山东省枣庄市峄城经济开发区科达西路53号(72)发明人吉雷波权滢张学法曹伟华振刘磊孙华(74)专利代理机构北京沁优知识产权代理有限公司11684代理人另婧(51)Int.Cl.C01B32/225(2017.01)C01B32/215(2017.01)权利要求书1页说明书9页附图7页(54)发明名称一种高纯煤系石墨的制备方法(57)摘要本发明属于无机非金属材料提纯技术领域，具体涉及一种高纯煤系石墨的制备方法。包括：1)将天然煤系石墨粉碎并压制成煤系石墨片；2)将硫酸盐水溶液与HF溶液混合，得混合溶液；3)以惰性电极为阴极，煤系石墨片为阳极，混合溶液为电解液；将阳极、阴极与直流电源相连，浸入电解液中，先在恒压+1.5～+4V保持1～5min，得膨胀的石墨阳极片；再将电压升到+5～+10V保持1～5min，阳极持续剥落至电压变为0V；4)将步骤3)处理后的电解液搅拌或超声，静置，再对悬浮液洗涤和干燥，即得。该方法所得高纯煤系石墨的结构缺陷降低，未引入其他官能团，脱灰率达100％，固定碳含量在99％以上，产品回收率达80％以上。CN113501516ACN113501516A权利要求书1/1页1.一种高纯煤系石墨的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：1)将天然煤系石墨粉碎并压制成煤系石墨片；2)将硫酸盐水溶液与HF溶液混合，得到混合溶液；3)以惰性电极为阴极，步骤1)的煤系石墨片为阳极，步骤2)的混合溶液为电解液；将阳极、阴极与直流电源相连，浸入电解液中，先在恒压+1.5～+4V保持1～5min，得到膨胀的石墨阳极片；然后将电压升到+5～+10V，石墨阳极开始剥落，直至电压变为0V；4)对经过步骤3)处理后的电解液进行搅拌或超声，静置，再对悬浮液进行洗涤和干燥，得到高纯石墨粉。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，在硫酸盐水溶液和HF溶液的混合溶液中HF的质量分数为5％～30％，优选5％～15％。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的硫酸盐水溶液为(NH4)2SO4、Na2SO4或K2SO4中的一种或多种，浓度为0.1～0.5M。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的天然煤系石墨的固定碳含量大于70％。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的粉碎为将天然煤系石墨粉碎至粒度D90＜20μm。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，压制时，工作压力为10～30MPa，在该工作压力下停留时间为1～5min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述的搅拌为在转速100～1000r/min下搅拌5～30min；所述的超声为在功率100～600W下超声5～30min。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，阳极和阴极的工作距离为2～10cm。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，阴极的惰性电极为铂、金、银、钛或钛合金中的一种。10.根据权利要求1‑9任意一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，当电压变为0V后，还包括更换阳极的煤系石墨片，在同一电解液中继续重复步骤3)的操作。2CN113501516A说明书1/9页一种高纯煤系石墨的制备方法技术领域[0001]本发明属于无机非金属材料提纯技术领域，具体涉及一种高纯煤系石墨的制备方法。背景技术[0002]石墨由于其独特的结构和性能，在我国被认定为新兴战略性矿产资源。自2004年发现石墨烯之后，石墨作为自上而下法制备石墨烯的原料，便成为近些年的研究热点。天然石墨根据结晶形态不同分为致密结晶状石墨、鳞片石墨和隐晶质石墨。致密状结晶石墨主要分布在斯里兰卡，矿石品位较高，部分可高达99％。我国的石墨资源主要以鳞片石墨和隐晶质石墨为主，不同于隐晶质石墨，鳞片石墨的晶体尺寸更大(>1μm)，但矿石品位低，固定碳含量为5～30％。煤系石墨是隐晶质石墨的重要组成部分，在我国煤系石墨的储量约有1亿吨，占国内储量的18.7％。煤系石墨是煤受岩浆热变质及构造应力作用而发展形成的，在这一演化过程中，煤经历了脱氧、去氢和富碳的变化，形成的煤系石墨固定碳含量可达60％～80％。但煤系石墨晶体尺寸小于1μm，并且石英、绿泥石、白云母等杂质矿物与石墨微晶呈浸染状态紧密结合在一起，使得煤系石墨的提纯更为困难。[0003]目前煤系石墨的提纯技术可以分为两大类，分别是化学提纯技术和物理提纯技术。化学提纯技