石墨選礦和石墨的深加工-盧先春

1、.PAGE ：.；-PAGE 14-石墨選礦和石墨的深加工盧先春學(xué)號(hào)：10612075；課程稱號(hào)：礦物工程；授課教師：傳秀云北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院摘 要 石墨具有一系列的優(yōu)良性能，廣泛運(yùn)用于石油、化工、冶金、造紙、原子能和國(guó)防等工業(yè)部門,具有很大的開發(fā)利用價(jià)值。中國(guó)石墨礦資源豐富,石墨儲(chǔ)量居世界首位。但由于天然產(chǎn)出的石墨純度不高，開發(fā)運(yùn)用遭到限制。本文簡(jiǎn)要引見了石墨的性質(zhì)和其礦產(chǎn)資源分布,重點(diǎn)引見了浮選法在石墨選礦中的運(yùn)用,以及石墨的粉碎、提純和改性等深加工技術(shù)。經(jīng)過深加工，可以進(jìn)一步改善石墨的特性，構(gòu)成各種高附加值的產(chǎn)品，使其能滿足相關(guān)領(lǐng)域運(yùn)用及現(xiàn)代高技術(shù)和新資料產(chǎn)業(yè)的要求。最后,本文對(duì)

2、石墨資料在高速、耐磨、防腐、節(jié)能、超小型等高科技運(yùn)用領(lǐng)域的開展前景進(jìn)展了展望。結(jié)果闡明，石墨正在眾多領(lǐng)域逐漸取代某些金屬資料和有機(jī)資料，其開展前景非常寬廣。關(guān)鍵詞 礦物加工 石墨 選礦 浮選 粉碎 提純 深加工石墨Graphite是由碳元素組成，是碳的同素異構(gòu)體之一。石墨晶體具典型的層狀構(gòu)造，碳原子陳列成六方網(wǎng)狀層，面網(wǎng)結(jié)點(diǎn)上的碳原子相對(duì)于上下鄰層間格的中心。反復(fù)層狀為2的是石墨2H多型，屬六方晶系，即通常所指的石墨；假設(shè)反復(fù)層狀為3的屬三方晶系，但在天然石墨構(gòu)造中不能單獨(dú)分別出來。在石墨晶體構(gòu)造中，層內(nèi)碳原子的配位數(shù)為3，具共價(jià)金屬鍵，間距0.142nm，層與層間以分子鍵相連，間距為0.33

3、54 nm，石墨礦物呈鐵黑、鋼灰色，條痕光亮黑色；金屬光澤，隱晶集合體光澤暗淡，不透明；解理(0001)完全，硬度具異向性，垂直角理面為35，平行解理面為12,質(zhì)軟，密度為2.092.23g/cm3，有滑膩感，易污染手指。石墨集合體通常為鱗片狀，塊狀和土狀；單晶體常呈片狀或板狀，但完好的很少見。根據(jù)其結(jié)晶程度分為晶質(zhì)石墨和隱晶質(zhì)石墨(土狀石墨)。石墨具有一系列的優(yōu)良特性，主要有如下幾點(diǎn)：1 耐高溫：由于碳原子在石墨結(jié)晶格子的原于層中陳列嚴(yán)密，熱振動(dòng)困難，因此石墨能耐高溫并具特殊的熱性能。石墨熔點(diǎn)為3850，沸點(diǎn)為4250， 經(jīng)高溫電弧灼燒分量損失極小，在2500時(shí)其強(qiáng)度比常溫時(shí)提高1倍，熱膨脹

4、系數(shù)小，溫度驟變時(shí)其體積變化不大，能抗驟冷驟熱的變化,當(dāng)溫度忽然發(fā)生變化時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生裂紋。在冶金工業(yè)中主要用來制造石墨坩堝，在煉鋼中常用石墨作鋼錠之維護(hù)劑，冶金爐的內(nèi)襯。2 導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性：由于石墨晶體中存在容易流動(dòng)的電子，因此其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能不亞于金屬。如比不銹鋼高4倍，比碳素鋼高2倍。石墨的熱導(dǎo)率和普通的金屬不同，隨著溫度的升高，導(dǎo)熱系數(shù)降低，在極高的濕度下，石墨趨于絕緣形狀。因此，在超高溫條件下，石墨的絕緣性能是很可靠的。在電氣工業(yè)中石墨廣泛用來作電圾、電刷、碳棒、碳管、墊圈及顯像管涂層等。3 光滑性：石墨的光滑性能類似于二硫化銅和四氰化烯，摩擦系數(shù)在光滑介質(zhì)中小于0.1，尤以鱗片狀石墨

5、的光滑性更好，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，光滑性能越好。石墨在機(jī)械工業(yè)中常作光滑劑。光滑油往往不能在高速、高溫、高壓下任務(wù)，而石墨耐磨資料可以在-2002000溫度和高速滑動(dòng)(100m/s)下運(yùn)用。許多保送蝕腐介質(zhì)的設(shè)備廣泛采用石墨資料制成活塞環(huán)、密封圈和軸承，它們運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)勿需加光滑油。石墨乳也是許多金屬加工拔絲、拉管時(shí)的良好的光滑劑。4 化學(xué)穩(wěn)定性：在常溫下，石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。經(jīng)過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好，浸透率低等特點(diǎn)，就大量用于制造熱交換器，反響槽、凝縮器、熄滅塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設(shè)備。廣泛運(yùn)用于石油化工、濕法冶金、酸堿消費(fèi)、合成纖

6、維、造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省大量的金屬資料。除上述性質(zhì)和用途外，石墨還可用于原子能工業(yè)和國(guó)防工業(yè)石墨具有優(yōu)良的中子減速性，最早在原子反響堆中作減速劑。在國(guó)防工業(yè)中，石墨復(fù)合資料可用來作固體燃料火箭的噴嘴、導(dǎo)彈的鼻錐、宇航設(shè)備零件、隔熱資料和防輻射資料。 此外，石墨還是輕工業(yè)中玻璃和造紙的磨光劑和防銹劑，制造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石的原料。石墨還具徐敷性和可塑性，將其涂敷在固體物體外表，可構(gòu)成薄膜結(jié)實(shí)粘附而起維護(hù)固體作用，并可制成任何復(fù)雜外形的制品。1 石墨礦資源1.1 石墨礦原料的特點(diǎn)天然產(chǎn)出的石墨很少是純真的，常含有1020的雜質(zhì)，包括SiO2、A12O3、MgO、CaO、P2O5、

7、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。石墨礦石的自然類型通常按其賦礦巖石的巖性劃分，中國(guó)工業(yè)上將石墨礦石主要分為晶質(zhì)(鱗片狀)石墨礦石和隱晶質(zhì)(土狀)石墨礦石兩種工業(yè)類型。晶質(zhì)(鱗片狀)石墨礦石在區(qū)域蛻變礦床中，主要有片麻巖類、片巖類以及大理(透輝)巖類、變粒巖類、混合巖類等礦石自然類型；在巖漿熱液礦床中主要發(fā)育花崗巖類及閃長(zhǎng)巖類、長(zhǎng)英巖類等礦石自然類型。隱晶質(zhì)(土狀)石墨礦石在接觸蛻變礦床中主要發(fā)育板巖類和干枚巖類礦石自然類型。隱晶質(zhì)石墨礦石常殘留原巖的層現(xiàn)構(gòu)造，蛻變不徹底的部分還可含部分未蛻變的無煙煤，保管煤巖構(gòu)造。有的隱晶質(zhì)石墨礦床的礦石分為軟質(zhì)石墨與

8、硬質(zhì)石墨兩種，軟質(zhì)石墨礦石蛻變徹底，質(zhì)量好，硬質(zhì)石墨普通為石墨與無煙煤的過渡帶，質(zhì)量次。以上所述各種類型石墨礦石的化學(xué)成分含量見表1。表1：中國(guó)石墨礦石化學(xué)成分含量()中國(guó)石墨礦石絕大多數(shù)為晶質(zhì)(鱗片狀)礦石，約占總保有石墨礦石儲(chǔ)量的98，分布于區(qū)域蛻變型及巖漿熱液型石墨礦床中；隱晶質(zhì)(土狀)石墨礦石那么主要分布于接觸蛻變型礦床中。實(shí)踐上石墨礦石中的石墨片徑是參差不齊的，所謂晶質(zhì)石墨礦石中，也能夠含隱晶質(zhì)石墨，含量較多時(shí)通常稱為混合型石墨礦石，隱晶質(zhì)石墨礦石中也能夠含少量片徑略大于1m的鱗片石墨。1.2 石墨礦床雖然眾多國(guó)家都已發(fā)現(xiàn)石墨礦產(chǎn)，但具有一定規(guī)?？晒┕I(yè)利用的礦床并不多，相對(duì)集中分布

9、于少數(shù)國(guó)家中。晶質(zhì)石墨礦主要蘊(yùn)藏在中國(guó)、烏克蘭、斯里蘭卡、馬達(dá)加斯加、巴西等國(guó)，其中馬達(dá)加斯加盛產(chǎn)大鱗片石墨，斯里蘭卡盛產(chǎn)高檔次的致密塊狀石墨；隱晶質(zhì)石墨礦主要分布于印度、韓國(guó)、墨西哥和奧地利等國(guó)。多數(shù)國(guó)家只產(chǎn)一種石墨，礦床規(guī)模以中、小型居多，只需中國(guó)等四五個(gè)國(guó)家晶質(zhì)和隱晶質(zhì)石墨都有產(chǎn)出，大型礦床較多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界石墨儲(chǔ)量約為15億噸，其中晶質(zhì)石墨約5億噸。由于石墨儲(chǔ)量有的按礦物量統(tǒng)計(jì)，有的按礦石量統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)對(duì)象不同和數(shù)據(jù)來源的不一，各種儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)出入較大，但許多資料都闡明中國(guó)的石墨儲(chǔ)量居世界第1位。表2：中國(guó)的主要石墨礦床類型中國(guó)石墨礦資源相當(dāng)豐富。全國(guó)20個(gè)省(區(qū))有石墨礦產(chǎn)出。探

10、明儲(chǔ)量的礦區(qū)有91處，總保有儲(chǔ)量礦物1.73億t，居世界第l位。 中國(guó)石墨礦床類型有區(qū)域蛻變型(黑龍江柳毛、內(nèi)蒙古黃土竊、山東南墅、四川攀枝花扎壁石墨礦等)、接觸蛻變型(如湖南魯塘、廣東連平石墨礦等)和巖漿熱液型(新疆奇臺(tái)蘇古泉礦等)3種，以區(qū)域蛻變型為最重要，不僅礦床規(guī)模大、儲(chǔ)量多，而且質(zhì)量好。表2列出了中國(guó)的主要石墨礦床類型。從地域分布看，以黑龍江省為最多，儲(chǔ)量占全國(guó)的64.1，內(nèi)蒙古、四川和山東石墨礦也較豐富。黑龍江柳毛、山東南墅、內(nèi)蒙古興和三大(晶質(zhì))石墨消費(fèi)基地,集中了全國(guó)晶質(zhì)石墨保有儲(chǔ)量的90%以上。2 石墨礦的開發(fā)和利用2.1 中國(guó)石墨礦的開發(fā)和利用 中國(guó)發(fā)現(xiàn)和利用石墨的歷史悠久

11、。古籍中曾有不少關(guān)于石墨的記載,如載“洛水側(cè)有石墨山。山石盡黑，可以書疏，故以石墨名山矣。從考古發(fā)掘出來的甲骨、玉片、陶片發(fā)現(xiàn)，早在3000多年前商代就有用石墨書寫的文字，不斷延續(xù)至東漢末年(公元220年)，石墨作為書墨才放松煙制墨所取代。清朝道光年間(公元18211850年)，湖南郴州農(nóng)民開采石墨做燃料，稱之為“油碳。 20世紀(jì)初期，用石墨制造電池和鉛筆的技術(shù)傳入中國(guó)，當(dāng)時(shí)稱為“電煤和“筆鉛的石墨，開場(chǎng)用于近代工業(yè)，推進(jìn)了中國(guó)石墨采掘業(yè)的開展。興和、南江、磐石石墨礦于19161928年相繼開采，1932年湖南桂陽發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)石墨，十余家筆鉛公司參與開采或收買礦砂。1931年9月后磐石、柳毛、興和

12、礦和1937年7月后南墅、定安等礦，曾蒙受日本侵略者掠奪開采，估計(jì)掠走石墨5萬t以上。當(dāng)時(shí)抗戰(zhàn)后方四川南江坪河地域有9家礦山和2家公司采掘石墨碾粉，年產(chǎn)量200t，1947年停產(chǎn)?？谷諔?zhàn)爭(zhēng)勝利后，解放區(qū)人民政府于1948年接納柳毛、磐石、南墅礦井恢復(fù)消費(fèi)。中華人民共和國(guó)成立后，隨著冶金、機(jī)械、電氣等工業(yè)開展的需求，石墨消費(fèi)得到蓬勃開展。19501952年國(guó)家投資建立南墅、柳毛、興和、魯塘、南江等礦1958年新辦21個(gè)小礦，全國(guó)產(chǎn)量15萬t，但出現(xiàn)采握失衡，產(chǎn)質(zhì)量量下降的情況。1978年中國(guó)實(shí)行改革、開放方針后，石墨工業(yè)出現(xiàn)新的活力。1995年中國(guó)石墨消費(fèi)出現(xiàn)頂峰，年產(chǎn)量達(dá)2163萬t，出口量1

13、5.4萬t。中國(guó)石墨礦業(yè)歷經(jīng)80多年滄桑，自中華人民共和國(guó)成立后，雖然也有幾次曲折，但總體開展顯著，構(gòu)成以黑龍江柳毛、山東南墅、內(nèi)蒙古興和為重點(diǎn)的晶質(zhì)石墨消費(fèi)基地和以湖南魯塘為中心的隱晶質(zhì)石墨消費(fèi)基地,而且已構(gòu)成為采礦、選礦、加工、質(zhì)量提純和石墨制品一系列配套的綜合性產(chǎn)業(yè)。目前年產(chǎn)量約占世界產(chǎn)量的一半，居于首位。產(chǎn)品種類20多種，產(chǎn)品牌號(hào)272種，產(chǎn)質(zhì)量量、粒度分級(jí)及粉碎加工方法達(dá)世界先進(jìn)程度。同時(shí)，由于不斷開辟深加工產(chǎn)品，產(chǎn)品構(gòu)造也發(fā)生較大的改善，已能消費(fèi)代表當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)程度的彩電管石墨乳,GRT節(jié)能減磨添加劑、可膨脹石墨、石墨板材、石墨密封件和石墨耐火資料等6大類近1000種深加工產(chǎn)品。長(zhǎng)

14、期以來，石墨不斷是中國(guó)非金屬優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)之一，今后仍將繼續(xù)穩(wěn)步開展。22 石墨選礦加工方法石墨的可浮性好，目前多用浮選法。常用的浮選藥劑捕收劑為煤油、柴油等，起泡劑為二號(hào)油、四號(hào)油等，調(diào)整劑為石灰，抑制劑為水玻璃。浮選常采用FW、XJK型浮選機(jī)。產(chǎn)品脫水常采用各種離心脫水機(jī)或折帶式過濾機(jī)。產(chǎn)品分級(jí)多采用高方篩，少數(shù)采用平而搖動(dòng)篩、旋回篩。晶質(zhì)鱗片石墨多采用粗精礦再磨再選的浮選流程，浮選工藝流程普通為多段磨礦、多段選別、中礦順序(或集中)前往的閉路流程，以便盡早選出大鱗片石墨。即先進(jìn)展粗磨、粗選，得到以連生體為主的低檔次精礦(檔次為4050)，然后將低檔次精礦再磨、再選得最終精礦。因此多段流程有三種

15、方式，即精礦再磨、中礦再磨和尾礦再磨。再磨次數(shù)為37次，普通34次。正常情況下選礦作業(yè)回收率普通在8589之間。有些礦山也曾嘗試中礦再磨流程，但效果不明顯。個(gè)別小廠也有采用開路或半開路浮選流程，因丟棄尾礦點(diǎn)過多，選礦回收率很低，普通只需4050。為抑制黃鐵礦、云母等共生。可加石灰、糊精、碳酸鈉、水玻璃等藥劑。隱晶質(zhì)石墨晶體極小，故也叫微晶石墨，石墨顆粒經(jīng)常嵌布在粘土中，分別很困難。由于原礦檔次高(普通含碳6080)，因此許多石墨礦山將采出的礦石直接進(jìn)展粉碎加工，出賣石墨粉產(chǎn)品。在中國(guó)，通常都是將開采出來的石墨礦石經(jīng)過簡(jiǎn)單的手選后，直接粉碎成產(chǎn)品出賣，流程隱晶質(zhì)石墨選礦加工流程普通為：原礦粗碎中

16、碎烘干磨礦分級(jí)包裝湖南魯塘石墨礦50年代建立浮選廠浮選微晶石墨，但因本錢太高而停產(chǎn)。目前一些單位仍在進(jìn)展微晶石墨浮選新工藝(如油聚會(huì)浮選等)的研討。除浮選外，還可采用靜電選礦法。日本普建市了一個(gè)電選實(shí)驗(yàn)廠，但處置才干較小。由于電選給礦需求枯燥和精細(xì)分級(jí)，在潮濕環(huán)境中對(duì)高壓電源難于管理，微細(xì)粒部分難于處置等緣由，沒有實(shí)踐消費(fèi)。最近報(bào)導(dǎo)，電選處置中碳石墨效果很好，精礦檔次可達(dá)96左右。鱗片石墨也可用風(fēng)選處置，但回收率不高。在嚴(yán)重缺水地域可用風(fēng)選使石墨初步富集，然后將粗精礦送到水源豐富的地域精選，像新疆哈密石墨礦就適宜用風(fēng)選浮選結(jié)合流程。221 浮選簡(jiǎn)介浮選主要指泡沫浮選，是按礦物外表物理化學(xué)性質(zhì)的

17、差別來分別各種細(xì)粒的方法。浮選過程是在氣、液、固三相體系中完成的復(fù)雜的物理化學(xué)過程。其實(shí)是疏水的有用礦物粘附在氣泡上，親水的脈石礦物留在水中，從而實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)彼此分別。浮選作為一種工業(yè)規(guī)模的選礦方法出現(xiàn)，在國(guó)外大約是在19世紀(jì)末葉。浮選是根據(jù)各種礦物親油性及親水性的不同，加大量油類與礦漿攪拌，疏水性礦物不易被水潤(rùn)濕依托外表張力面漂浮水面上，聚集成薄層，成為精礦；易被水潤(rùn)濕的親水性脈石流入水中作為廢棄尾礦排出。浮選工藝如圖1所示： 圖1：浮選工藝流程圖222選礦實(shí)例 1柳毛石墨礦柳毛石墨礦位于黑龍江省雞西市附近，是我國(guó)細(xì)鱗片石墨的重要產(chǎn)地，年產(chǎn)石墨20000t, 石墨為中、細(xì)鱗片狀。鱗片直徑l

18、1.5mm，最大達(dá)7mm。礦床由石英巖組成，主要礦物有石墨、石英、斜長(zhǎng)石，少量的石榴子石、透輝石、正長(zhǎng)石、白云母、綠泥石、褐鐵礦、黃鐵礦等。該礦床的特點(diǎn)是石墨鱗片小、檔次高，普通檔次為l020，原礦經(jīng)兩段開路破碎，最終破碎產(chǎn)品粒度為13mm。根據(jù)多年消費(fèi)閱歷，該礦采用4次再磨，6次精選的流程，最終產(chǎn)品檔次為8990。粗磨用直徑2100900mm錐形球磨機(jī)，該機(jī)與16006000mm耙式分級(jí)機(jī)構(gòu)成閉路。磨礦細(xì)度為l00目占6070。磨礦和浮選流程見圖2，主要的石墨選礦設(shè)備見表3，藥劑制度見表4。圖2：柳毛石墨礦選礦流程圖表3：主要的石墨選礦設(shè)備一覽序號(hào)設(shè)備稱號(hào)型號(hào)規(guī)格臺(tái)數(shù)用途1顎式破碎機(jī)3003

19、80，t/h1粗碎2顎式破碎機(jī)380280，t/h1粗碎3錘式破碎機(jī)800600，t/h2中碎4錐形球磨機(jī)2100900，23.5r/min1粗磨5耙式分級(jí)機(jī)14006000，16.5r/min16攪拌槽21082200，220r/min17浮選機(jī)FW-24型，XJK-2.8378球磨機(jī)10003500，33.5r/min，裝鋼段3.5t1再磨9球磨機(jī)9002200，38r/min，裝鋼段2.2t2再磨10球磨機(jī)9003000，40r/min，裝鋼段3.0t1再磨11真空過濾機(jī)10m2112烘干炕400018000mm113分級(jí)篩2500500mm2表4：藥劑制度藥劑稱號(hào)用量g/t加藥地點(diǎn)煤油

20、7501200攪拌槽，粗選第5槽，掃選二號(hào)油701800攪拌槽，粗選第5槽，掃選2山東南墅石墨礦山東南墅石墨礦是我國(guó)重要的石墨產(chǎn)地之一，年產(chǎn)中碳石墨20000t，高碳石墨7000t 礦石檔次(固定碳含量)為4左右，和柳毛石墨礦相類似，該礦采用4次再磨、6次精選的流程，選別流程見圖3，藥劑制度見表5。圖3：山東南墅石墨礦選礦流程圖為提高磨礦效果，再磨機(jī)給礦全部用旋流器濃縮，第4次再磨用碾磨機(jī)，最終精礦檔次為89。表5：藥劑制度藥劑稱號(hào)用量g/t加藥地點(diǎn)煤油200250攪拌槽2號(hào)油200300攪拌槽石灰10001500球磨機(jī)3 石墨的粉碎加工晶質(zhì)、非晶質(zhì)石墨礦石粗碎多采用領(lǐng)式破碎機(jī)，中、細(xì)碎多采用

21、圓錐破碎機(jī)或錘式破碎機(jī)，磨礦采用球磨機(jī)、研磨機(jī)或振動(dòng)磨石墨超細(xì)粉碎采用雷蒙磨、高速?zèng)_擊式粉碎機(jī)和氣流粉碎機(jī)。各工業(yè)部門對(duì)石墨產(chǎn)品粒度要求各不一樣，如石墨坩堝需求0.3mm以上的鱗片石墨，電碳石墨制品石墨粒度必需小于0.074mm，膠體石墨粒度小于5m，顯像管涂層石墨粒度小于0.5m等。因此石墨除需浮選提純外還要進(jìn)展粉碎加工。下面著重引見國(guó)內(nèi)采用的粉碎設(shè)備。3.1雷蒙磨雷蒙磨(Raymond mill),又叫懸輥式盤磨機(jī)，用于圓盤不動(dòng)型盤磨機(jī)。其構(gòu)造如圖4所示，輥?zhàn)?2)的軸安裝于梅花架(1)上，梅花架由傳動(dòng)安裝帶動(dòng)而快速旋轉(zhuǎn)。磨環(huán)(3)是固定不動(dòng)的，物料由機(jī)體側(cè)部經(jīng)過給料機(jī)和榴槽給入饑內(nèi)，在輥

22、子(2)和磨環(huán)之間遭到磨碎作用。氣流從磨環(huán)下部以切線方向吹入、經(jīng)過輥?zhàn)油瑘A盤之間的磨碎區(qū)，夾帶粉塵排入盤磨機(jī)上部的風(fēng)力分級(jí)機(jī)(選粉機(jī))。梅花架上懸有35個(gè)輥?zhàn)?，繞機(jī)體中心軸線公轉(zhuǎn)。由于公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，輥?zhàn)酉蛲鈴堥_，壓緊磨環(huán)并在其上面滾動(dòng)。給入磨機(jī)內(nèi)的物料由鏟力(4)鏟起并送入輥?zhàn)优c磨環(huán)之間進(jìn)展磨碎。鏟刀與梅花架連在一同，鏟刀是傾斜安裝的，每個(gè)輥?zhàn)忧懊嬗幸话宴P刀，使物料構(gòu)成一股物料流延續(xù)送至輥?zhàn)优c磨環(huán)之間。圖4：雷蒙磨(懸輥式盤磨機(jī))1梅花架；2輥?zhàn)樱?磨環(huán)；4鏟刀；5給料部；6前往風(fēng)箱；7排料部風(fēng)力分級(jí)機(jī)是單排或雙排葉輪式分級(jí)機(jī)，由一臺(tái)單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。為了提高分級(jí)效率并在較廣泛范圍內(nèi)調(diào)行分

23、級(jí)粒度。可選用雙排葉輪式分級(jí)機(jī)。葉輪的轉(zhuǎn)速越高，分級(jí)粒度越細(xì)。葉輪由轉(zhuǎn)盤及假設(shè)干個(gè)徑向葉片構(gòu)成，使上升氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力，使粗粒向外層聚集，最終脫離氣流而落至磨碎區(qū)再度磨碎；而細(xì)粒級(jí)(合格產(chǎn)品)隨氣流向上排入旋風(fēng)集料器，從集料器下部排出，凈化的氣流從上部入鼓風(fēng)機(jī)并返問盤磨機(jī)的前往風(fēng)箱(6)。整個(gè)系統(tǒng)在負(fù)壓下任務(wù)，多余的氣流經(jīng)過另一臺(tái)旋風(fēng)集塵器再度清理后，排入大氣。由于雷蒙磨所設(shè)的空氣離心式分級(jí)機(jī)對(duì)于比重、硬度不同的礦粒具有一定的分選作用，即經(jīng)過雷集磨細(xì)磨后的細(xì)粒產(chǎn)品的純度較原礦有一定程度的提高，這對(duì)石墨的細(xì)磨有重要意義。此外，如送入熱風(fēng)，雷蒙磨還可作為磨細(xì)與枯燥結(jié)合運(yùn)用，給

24、料水分可達(dá)1012，而產(chǎn)品的水分接近于零。細(xì)磨與枯燥結(jié)合工藝系統(tǒng)除了磨機(jī)、風(fēng)力分級(jí)機(jī)、旋風(fēng)集料器、作為第二段集塵的布袋集塵器、熱風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)等以外，還包括以煤氣等為燃料的煙氣加熱設(shè)備和溫度控制安裝。即使給料的水分有動(dòng)搖，后者也能保證溫度恒定。3.2 高速粉碎機(jī)高速粉碎機(jī),亦稱高速磨。我國(guó)主要用來粉碎石墨，故又稱高速石墨粉碎機(jī)。其構(gòu)造如圖5所示。主要由轉(zhuǎn)子1、機(jī)殼2和機(jī)座3組成。轉(zhuǎn)子由主軸4、方刀轉(zhuǎn)盤5、風(fēng)扇轉(zhuǎn)盤7、三角皮帶8、球軸承9和軸承座10構(gòu)成。方刀轉(zhuǎn)盤和斜角刀轉(zhuǎn)盤分別由8塊方刀和12塊斜角刀組成。該設(shè)備主機(jī)可劃分3個(gè)任務(wù)區(qū)：粉碎區(qū)、過渡區(qū)、分別區(qū)。任務(wù)原理如下：石墨由經(jīng)給料口11進(jìn)入出方刀

25、轉(zhuǎn)盤和裝有牙形襯板機(jī)殼構(gòu)成的粉碎區(qū)；物料粉碎后進(jìn)入由斜角刀轉(zhuǎn)盤和錐形機(jī)殼構(gòu)成的過渡區(qū)；在此遭到再次粉碎；最后進(jìn)入由風(fēng)扇轉(zhuǎn)盤和機(jī)完擴(kuò)展部分構(gòu)成的分別區(qū)。借助于風(fēng)扇產(chǎn)生的上升氣流物料從排料口12排出。圖5：高速粉碎機(jī)構(gòu)造圖1機(jī)殼；2機(jī)殼；3機(jī)座；4主軸；5方刀轉(zhuǎn)盤；6斜角刀轉(zhuǎn)盤；7風(fēng)扇轉(zhuǎn)盤；8三角皮帶；9單列向心球軸承；10軸承座；11進(jìn)料口；12排料口；13牙形襯板高速粉碎機(jī)的工藝系統(tǒng)如圖6所示。物料從排料口排出進(jìn)入微細(xì)分別器分級(jí)，粗粒前往給料口再粉碎，細(xì)粉隨上升氣流進(jìn)入旋風(fēng)集料器搜集產(chǎn)品，含塵氣體部分前往粉碎機(jī)，部分進(jìn)入布袋除塵器。圖6：高速粉碎機(jī)工藝系統(tǒng)圖1高速石墨粉碎機(jī)；2微細(xì)分別器；3旋

26、風(fēng)集料器；4脈沖除塵器；5離心風(fēng)機(jī)高速粉碎機(jī)的破碎產(chǎn)品外觀灰暗天光澤，雷蒙磨的產(chǎn)品光澤較好，但物理化學(xué)性質(zhì)沒有明顯差別，對(duì)運(yùn)用沒有影響。3.3石墨的超細(xì)粉碎石墨的超細(xì)粉碎可以運(yùn)用氣流粉碎機(jī)，氣流粉碎機(jī)是利用緊縮空氣或過熱蒸氣的能量使固體顆粒在粉粹室內(nèi)相互碰撞、摩擦、剪切而使物料粉碎的一種設(shè)備。和其他粉碎機(jī)比較，該機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)由于氣流粉碎過程具有分級(jí)作用，故產(chǎn)品檢度細(xì)而均勻，其細(xì)度可達(dá)23m，這是普通干式粉碎機(jī)械難于到達(dá)的。(2)產(chǎn)品機(jī)械夾雜少，故產(chǎn)晶質(zhì)量穩(wěn)定。這是由于氣流粉碎機(jī)是靠物料相互碰擊而粉碎的，所以粉碎室本身不易磨損。(3)構(gòu)造簡(jiǎn)單、主機(jī)無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，體積小、加工方便、易于維修。

27、此機(jī)可以粉碎多種物料，如石墨、塑科、樹脂，以及熱敏、易燃、易爆等物品。采用緊縮空氣或過熱蒸氣作動(dòng)力，可以實(shí)現(xiàn)粉碎和枯燥兩道工序同時(shí)進(jìn)展。根據(jù)氣流粉碎機(jī)構(gòu)造的不同，石墨的超細(xì)粉碎可采用循環(huán)式、扁平式和高速?zèng)_擊式氣流粉碎機(jī)等設(shè)備。國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)比闡明，粉碎鱗片石墨時(shí)。循環(huán)式比扁平式的粉碎效率更高，產(chǎn)品粒度更細(xì)。假設(shè)運(yùn)用過熱蒸汽作噴氣流，循環(huán)式的本錢要比機(jī)械沖擊式高速粉碎機(jī)低50。循環(huán)式氣流粉碎機(jī)由給料、粉碎和循環(huán)分別等3部分組成，其構(gòu)造見圖7。任務(wù)原理如下：緊縮空氣經(jīng)進(jìn)料嘴將給料斗內(nèi)物料吹入粉碎區(qū)，物料在高速氣流沖擊下相互碰擊、摩擦、剪切而被粉碎，另一路高壓氣流以亞音速的速度進(jìn)入粉碎區(qū)，切向分速使氣流

28、帶著物料在循環(huán)管內(nèi)高速循環(huán)流動(dòng)。含物料的氣體經(jīng)循環(huán)后進(jìn)人分別區(qū)，在離心力的作用下按粒度分層。粗粒接近管道外側(cè)，最細(xì)的部分接近內(nèi)側(cè)，當(dāng)?shù)竭_(dá)排料口時(shí)，由于氣流忽然改動(dòng)方向，合格產(chǎn)品經(jīng)過百葉窗式慣性分別器從排料口排出，粗粒再次下降循環(huán)，重新送人粉碎區(qū)進(jìn)展粉碎，增大噴嘴直徑、提高進(jìn)氣壓力和加大兩束氣流的對(duì)沖角，可提高粉碎效率。圖7：循環(huán)式氣流粉碎機(jī)構(gòu)造圖1給料斗；2給料噴嘴；3文丘里管； 4三通管；5風(fēng)包； 6噴嘴共10個(gè)；7下彎管；8變徑直觀；9上彎管；10葉片出料口； 11排料管4石墨的深加工和產(chǎn)品的運(yùn)用深加工是相對(duì)初加工的加工處置程度而言的，它是指將經(jīng)過開采的礦物，根據(jù)用戶或制品的物理性能及界面

29、特性的要求，選粗加工后的原料礦物再深一步進(jìn)展的精細(xì)加工。普通來說，經(jīng)過深加工的礦物產(chǎn)品已不再是一種原料，而是具有某些優(yōu)良性能、可供直接利用的資料。在某些條件下，初加工產(chǎn)品與深加工產(chǎn)品、或深加工產(chǎn)品與制品并無嚴(yán)厲界限。例如，高碳石墨可看作是化學(xué)選礦的精礦，亦可看作是常規(guī)選礦的精礦精礦經(jīng)化學(xué)提純的深加工產(chǎn)品；而柔性石墨既可看作是高碳石墨的深加工產(chǎn)品，又可看作是一種新型密封資料制品。天然鱗片石墨經(jīng)過深加工，消費(fèi)出的鎂碳磚、石墨乳、石墨光滑劑、石墨密封資料、石墨乳光滑劑、炭素制品及復(fù)合資料等各種石墨制品等高新技術(shù)產(chǎn)品，是眾多工業(yè)部門的重要資料?，F(xiàn)代工業(yè)對(duì)石墨產(chǎn)品要求向兩方而開展；一是要求晶體大鱗片到達(dá)

30、高純，二是要求石墨產(chǎn)品顆粒到達(dá)超微細(xì)(如小于1m或0.5m)。目前，中國(guó)在南墅、北墅、柳毛、興和等石墨選廠都建立了石墨提純和微細(xì)粉加工消費(fèi)線。4.1石墨的提純隨著科學(xué)和技術(shù)的開展，人們對(duì)石墨產(chǎn)品的純度要求越來越高浮選精礦檔次只能到達(dá)96左右，欲獲得高純度精粉，必需進(jìn)展提純。石墨提純的方法很多，有堿法、酸法、高溫?zé)峤夥ǖ葞追N。目前國(guó)內(nèi)運(yùn)用最多的是氫氧化鈉法，高純石墨微粉的消費(fèi)線流程如圖8所示，此法是將苛性鈉和鱗片石墨以一定的比例混合，然后加熱到500以上熔融后，石墨中的硅酸鹽礦物與NaOH反響生成可溶性硅酸鹽。然后用水洗滌至中性，加鹽酸除去OH和H2SiO3，再加水洗滌到中性，經(jīng)過脫水，烘干，即

31、可將普通鱗片石墨提純到檔次9799%以上。圖8：高純石墨微粉的消費(fèi)線流程石墨的高溫提純又叫熱力精煉法，其根本原理是利用石墨能耐高溫的性質(zhì)、把石墨置于特別的電爐中隔絕空氣加熱到2500時(shí),石墨中的灰分雜質(zhì)被蒸發(fā)出去，而石墨那么再結(jié)晶，從而使石墨的純度大大提高。石墨的高溫提純是在特別的純化爐中進(jìn)展的。這種爐用耐火磚砌成，兩端插入石墨電極。通入4570V低壓交流電。電流大小隨爐子的規(guī)格尺寸而定，普通都在4000A以上,由單相電爐變壓器供應(yīng)，爐內(nèi)溫度開場(chǎng)時(shí)直線上升，到達(dá)2500時(shí)堅(jiān)持72小時(shí)。石墨在純化過程中需求嚴(yán)厲保溫、絕緣并與空氣隔絕，多用粒度小于200目的炭黑作為保溫絕熱資料，也有用石英和煤炭混

32、合物(粒度510mm)作為覆蓋層。這種高溫提純能將石墨提純到99.9。假設(shè)在純化爐內(nèi)通人氯氣和氟氣，最后通人氮?dú)?可使雜質(zhì)更容易揮發(fā)、可將石墨純度提高到99.9999.999，而且可使純化時(shí)間適當(dāng)縮短。4.2 石墨的改性處置石墨酸是鱗片石墨經(jīng)過化學(xué)處置后的一種石墨氧化物，團(tuán)呈酸性反響，故稱石墨酸。有人稱其為酸化石墨、可膨脹石墨、柔性石墨等。這是鱗片石墨在強(qiáng)氧化劑作用下，石墨晶格遭到氧化，生成層間化合物。石墨酸的外觀形狀幾乎和鱗片石墨一樣，普通情況下不易分辨。除其堅(jiān)持天然石墨的某些特性外，不同的地方是親水性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性差，在溫度150200時(shí)體積膨脹，當(dāng)溫度為8001000時(shí)，在瞬間體積可大大膨

33、脹，膨脹倍數(shù)最大為500m1/g。石墨酸膨脹后生成一種蠕蟲狀石墨，此時(shí)石墨酸的晶體被破壞，失去原有的光澤性，但仍堅(jiān)持天然石墨的性質(zhì)，并具有良好的可塑性及理想的柔韌、延展性，可以加工成型制成各種石墨制品。高純膨脹石墨在不加任何粘結(jié)劑的情況下，經(jīng)不同緊縮比的機(jī)械加工可輾成薄片或模壓成型，是消費(fèi)石墨墊圈、石墨纖維板及多性能石墨制品的原料。這類制品90%用作高級(jí)密封資料，除具有天然石墨的優(yōu)良特性外，還有回彈性，可在-2002000溫度范圍內(nèi)運(yùn)用，而且耐高溫、而高壓、耐腐蝕，國(guó)外稱為密封資料之王。4.3 各種石墨深加工產(chǎn)品的用途石墨經(jīng)過特殊加工以后，可以制造各種特殊資料用于有關(guān)工業(yè)部門。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

34、和工業(yè)的開展，石墨的運(yùn)用領(lǐng)域還在不斷拓寬，已成為高科技領(lǐng)域中新型復(fù)合資料的重要原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的作用。下面引見一些常見的石墨深加工的產(chǎn)品:(1)高純石墨：廣泛用于核反響堆屏蔽及反射資料、固體燃料、火箭噴嘴、宇航設(shè)備零件、高級(jí)耐火資料與涂料、輕工業(yè)的鉛筆芯、電氣工業(yè)的碳刷、電池工業(yè)的電極、化肥工業(yè)催化劑等。(2)石墨乳：分為顯像管石墨乳、鍛造石墨乳、拉絲石墨乳、節(jié)能減磨添加劑等，分別用于彩色顯像管備部位的導(dǎo)電涂料、金屬鍛造和熱擠壓模具的光滑劑、金屬冷鑄涂型劑、玻璃制瓶脫模劑、金屬拉絲光滑劑、光滑油減磨劑等。如顯像管石墨乳具有良好的附著性、造孔性、耐濕性、防腐性、電性能、理化性能穩(wěn)定等涂

35、敷性能。廣泛適用于日立、東芝、松下、GE、飛利浦等彩管技術(shù)，黑白管技術(shù)的公用顯象管涂敷資料。鍛造石墨乳具有理想的高溫光滑性、附著性、脫模容易、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無腐 蝕、無毒害、提高成型質(zhì)量、明顯延伸模具壽命等特點(diǎn)。是黑色、有色金屬熱加工中理想的高溫脫膜光滑劑，在鍛造、金屬模壓加工等行業(yè)廣泛運(yùn)用。節(jié)能減磨添加劑具有極強(qiáng)的減小磨擦和抗磨損性、重載極壓性、改善光滑油熱氧化穩(wěn)定性、無氧化腐蝕和化學(xué)磨損、節(jié)能高效、良好配伍性、延續(xù)光滑性。改善運(yùn)轉(zhuǎn)工況、降低噪音、消除黑煙、減少尾氣中有害物含量。 (3)可膨脹石墨和柔性石墨制品:用于消費(fèi)鋼錠澆鑄發(fā)熱劑、消費(fèi)密封填料和密封墊片等，如柔性石墨紙、石墨板、石墨填料環(huán)、石墨盤根高強(qiáng)復(fù)合板材等。(4)炭素石墨制品:主要用于耐熱耐火資料、絕熱資料、導(dǎo)電和電阻資料、光滑和減磨資料、耐腐蝕資料、器皿及模具等。如石墨電極、石墨模具、電弧碳棒、光譜分析電極棒、石墨陽極板、電炭刷、石墨管、石墨軸承等。 (5)石墨坩堝:用于各種金屬的熔