隨著石墨在鋰離子電池、密封、制動、潤滑等新能源、新材料領域應用潛力的挖掘。人們從純度、粒度、形狀、表面形態四個方面對石墨進行深度加工。相應的，對石墨行業設備提出了更高的要求。

石墨深加工產業的前提是提純，石墨提純是一個復雜的物化過程，其提純方法主要有浮選法、堿酸法、氫氟酸法、氯化焙燒法、高溫法。

浮選是一種常用而重要的選礦方法，石墨具有良好的天然可浮性，基本上所有的石墨都可以通過浮選的方法進行提純，為保護石墨的鱗片，石墨浮選大多采用多段流程。

謝朝學為保護石墨鱗片結構，對磨礦機磨礦介質的種類進行了比較，表明筒棒介質磨礦對保護石墨的大鱗片有明顯效果。針對筒棒介質磨礦效率低的問題，可以通過多段磨礦多種介質交替使用的方法來解決。一段磨礦使用筒棒介質，先回收大鱗片石墨，后續的再磨再選可以考慮用常規的球磨或棒磨。

濕法攪拌磨，同傳統的砂磨機相比，磨礦效果更好，效率更高，對大鱗片有保護作業，單臺處理量大。

堿酸法是石墨化學提純的主要方法，也是目前比較成熟的工藝方法。通過強堿和強酸，將不溶于水的雜質，改變成可溶于水的鹽類，在反復洗滌過程排出，從而達到提純目的。

高純石墨堿熔和酸浸工藝流程

傳統的石墨堿融設備一般是鑄鐵管材質的，由于鑄鐵管最大直徑在1600，因此，設備臺時產量都很小，生產規模沒辦法做大。蘇州中材非礦院與靖江峰力干燥設備有限公司經過大量的試驗，成功解決了堿腐蝕的問題，兩臺8萬噸/年處理量大的大型堿融設備已在吉林通化安裝使用。

石墨的熔點為3850℃±50℃，是自然界熔沸點最高的物質之一，遠遠高于雜質硅酸鹽的沸點。利用它們的熔沸點差異，將石墨置于石墨化的石墨坩堝中，在一定的氣氛下，利用特定的儀器設備加熱到2700℃，即可使雜質氣化從石墨中逸出，達到提純的效果。該技術可以將石墨提純到99.99%以上。

石墨高溫提純設備一般使用艾氣遜爐，間斷作業，生產環境差，產品純度不均勻，噸產品電耗在16000-20000度電。實驗室用小型高溫提純爐，間斷作業，產品純度均勻，溫度可達3000度，每次裝料100kg，24小時一個周期，但生產規模做不大。現在湖南兩家公司在研究連續式石墨提純爐，樣機已出來，還沒有實現穩定生產，可以大幅度降低電耗，噸產品電耗在8000度左右。

近年來，浮選柱是選礦應用的研究熱點，在石墨選礦中也得到了廣泛應用。

浮選柱是一種柱形浮選設備，具有節能，占地面積少，選礦精礦品位高、選礦比大等特點，是實現石墨短流程浮選、提高石墨選礦精礦品位的關鍵設備。經過所做試驗分析，浮選柱適合精選工段，可以用一段浮選柱替代2~3段浮選機，且精礦品位相當或更高。

目前，國內較少有關于浮選柱在鱗片石墨浮選生產的應用報道，對鱗片石墨浮選的浮選柱適用性的研究也較少。

黑龍江某細鱗片石墨礦采用浮選工藝進行選別,采用改進后的KYZB型浮選柱,對生產現場中不同浮選作業的礦漿,進行了充氣量、給礦速度等不同浮選條件下的鱗片石墨柱浮選新工藝研究。研究結果表明,相比于浮選機,KYZB型浮選柱精礦回收率偏低,但是可以獲得固定碳含量更高的浮選精礦。

關于球形石墨加工設備的選擇。

（1）球形工藝中使用比較多的是氣流渦旋粉碎機，其既具有粉碎的性能又具有去棱角化的效果。此外，分級設備的好壞會直接影響到球形化石墨的產出率和球形石墨的技術指標控制，所以選擇時要加以重視。

（2）用于鋰離子電池的石墨負極材料，其純度要求往往在99.95%以上，因此，提純工藝在整個生產過程中必不可少且至關重要。目前，高純球形石墨的生產一般采用化學提純方法生產，所用化工原料都是強酸類物質，故提純設備必須是耐酸耐腐蝕設備。同時，由于化學提純都是在一定的溫度下完成的，所以設備還同時具備一定的耐高溫性能。

（3）化學反應結束后，球形石墨中的雜質都被溶解于反應溶液中，只有通過洗滌才能將雜質帶走。工藝上采用的洗滌設備主要有壓濾機和離心機兩種。壓濾機的優點是回收率高，跑料少，勞動強度低，安全易操作，缺點是洗滌效果相對較差，有死角洗不到。而離心機的優點是洗滌較充分，效果好，但缺點也較多，如跑料多，浪費大，出料時勞動強度大，安全易性不如壓濾機，同時比較浪費水。將二者結合使用效果好。

（4）把提純洗滌合格后的球形石墨烘干去水分，將水分控制在0.5%以下。在烘干過程中，最容易出現的問題是二次污染，即球形石墨烘干后出現因混入雜質而成為不合格品，主要表現為含碳量和微量元素的指標不合格。采用較多的烘干設備有烘干窯，微波烘干機和烘干爐等。

現在球形化設備一般是760、510、410串聯配置，成球率在65~75%，曾經有設備廠把設備直徑做到1100，但使用效果不好。說明設備不能按比例無限放大。球形化設備有兩種觀點一直爭執比較大，一種觀點是先把石墨提純然后再球化，球形化設備里面襯耐磨防污染材料，每臺設備大約增加10萬元成本。但產量相對較低一些；另一種觀點是先用球形設備打球，產量相對較高一些，把生產出來的球形石墨去提純，微粉石墨作為副產品，提純的量相對減少了。

浮選再磨前脫水設備在國內石墨浮選行業一直是一個空白，由于浮選后階段的物料濃度比較小，而再磨需要相對較高的磨礦濃度，如果進漿濃度過小將直接影響再磨效果，并且需要的設備臺數也多。國內現有的濃縮設備如濃密機、水力旋流器、臥螺離心機等，經過試驗，均不能達到石墨再磨礦漿濃縮的要求，通過多年研究調查，發現陸凱公司的MVS系列振動篩特別適合再磨前礦漿的脫水，再磨礦漿由3~8%左右的濃度經過振動篩后，篩上礦漿濃縮至14~18%，進入再磨機，再磨后的礦漿與篩下物料混合后進入下一段浮選用業。

目前國內石墨工業常用脫水設備為折帶過濾機、轉鼓真空過濾機、真空帶式過濾機、板框壓濾機等，折帶過濾機產品水分在33%~36%,連續作業；板框壓濾機產品水分在24%~26%，間斷作業。普遍比較高，通過多年研究調查，發現立式壓濾機特別適用于石墨的脫水，經過吉林通化某石墨選礦廠的實際生產，其最終產品的水分能達到16%~18%。且單臺處理量大，大大降低了干燥工段的能耗。

隨著石墨在高端應用領域的拓展，石墨的加工設備也朝著超微超細、大型化、智能化等方向發展。此外，短流程、高效率、低成本、綠色制造也是非金屬礦物加工領域的發展方向和研究重點之一。

參考資料：龐功周，《非金屬礦加工廠生產線裝備的選擇原則及要求》

劉海營，勞德平，李崇德，申士富，《黑龍江蘿北鱗片石墨浮選新工藝研究》

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