石墨深加工產(chǎn)業(yè)的前提是提純，石墨提純是一個(gè)復雜的物化過(guò)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。各提純方法的設備要求、產(chǎn)品含碳量及優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)下表。
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(guò)浮選的方法進(jìn)行提純，為保護石墨的鱗片，石墨浮選大多采用多段流程。石墨浮選捕收劑一般選用煤油，用量為100～200g/t，起泡劑一般采用松醇油或丁醚油，用量為50～250g/t。
張凌燕等采用一次粗選一次掃選，粗精礦5次再磨6次精選的工藝流程，使石墨的品位由12.74%提高到了93.60%，回收率達91.42%。
袁來(lái)敏采用一段粗磨，粗精礦經(jīng)二段再磨，5次精選的工藝流程進(jìn)行試驗，最終使石墨品位由6.76% 提高到了97.84%，回收率達92.63%，不僅獲得了高品位石墨精礦，還保護了石墨的鱗片結構。
根據石墨礦嵌布粒度細的特點(diǎn)，李碩夫等對山東某磨礦后的石墨進(jìn)行分級浮選，采用粗選和4次精選、2次掃選的多段流程得到了品位為97%，回收率為83%的石墨精礦。對微晶石墨的浮選，需防止脈石礦物（如絹云母）的浮選夾雜，從而降低浮選的選擇性，其影響受脈石顆粒大小、微晶石墨的精礦濃度及回水等因素相關(guān)。
近年來(lái)，浮選柱是選礦應用的研究熱點(diǎn)，在石墨選礦中也得到了廣泛應用。呂一波等針對鱗片石墨的浮選特性設計了浮選柱，實(shí)驗結果表明：在循環(huán)壓力為0.04MPa、礦漿質(zhì)量濃度為40g/L、柱體高度為1550mm、捕收劑用量為200g/t 條件下，石墨浮選效果較好，得到品位為94.19%的石墨精礦。
大鱗片石墨的價(jià)值及應用均比細鱗片石墨大得多，而且一旦破壞就無(wú)法恢復。在石墨選礦中保護石墨的大鱗片是選礦過(guò)程中不可忽視的問(wèn)題。
謝朝學(xué)為保護石墨鱗片結構，對磨礦機磨礦介質(zhì)的種類(lèi)進(jìn)行了比較，表明筒棒介質(zhì)磨礦對保護石墨的大鱗片有明顯效果。針對筒棒介質(zhì)磨礦效率低的問(wèn)題，可以通過(guò)多段磨礦多種介質(zhì)交替使用的方法來(lái)解決。一段磨礦使用筒棒介質(zhì)，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。
因石墨具有良好的天然可浮性，浮選法可使石墨的品位提高到80%～90%，甚至可達95%左右。該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是所有提純方案中能耗和試劑消耗最少、成本最低的一種。但呈極細狀態(tài)夾雜在石墨鱗片中的硅酸鹽礦物和鉀、鈣、鈉、鎂、鋁等元素的化合物，用磨礦的方法不能將其單體解離，而且不利于保護石墨大鱗片。因此浮選法只是石墨提純的初級手段，若要獲得含碳量99%以上的高碳石墨，必須用其他方法提純。
2.堿酸法
堿酸法包括兩個(gè)反應過(guò)程：堿熔過(guò)程和酸浸過(guò)程，堿酸法工藝流程見(jiàn)圖2。堿熔過(guò)程是在高溫條件下，利用熔融狀態(tài)下的堿和石墨中酸性雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應，特別是含硅的雜質(zhì)（如硅酸鹽、硅鋁酸鹽、石英等），生成可溶性鹽，再經(jīng)洗滌去除雜質(zhì)，使石墨純度得以提高。
酸浸過(guò)程的基本原理是利用酸和金屬氧化物雜質(zhì)反應，這部分雜質(zhì)在堿熔過(guò)程中沒(méi)有和堿發(fā)生反應。使金屬氧化物轉化為可溶性鹽，再經(jīng)洗滌使其與石墨分離，經(jīng)過(guò)堿熔和酸浸相結合對石墨提純有較好的效果。
研究表明多種堿性物質(zhì)均可以除去石墨雜質(zhì)，堿性越強，提純效果越好。堿酸法多用熔點(diǎn)小、堿性強的NaOH。酸浸過(guò)程所用的酸可以是HCl、H2SO4、HNO3 或者是它們之間的混合使用，其中HCl 應用較多。
Zaghib 等為了獲取鋰電池正極用的天然高純石墨，展示了一種新的化學(xué)處理法，即用30% H2SO4 和30%NHxFy 加熱到90℃處理樣品，其效果優(yōu)于從1500℃加熱到2400℃的熱處理法，而且費用較低。
堿酸法提純石墨反應復雜，影響因素眾多，了解這些因素對石墨提純的影響具有重要的實(shí)踐意義。根據李玉峰等研究，用正交實(shí)驗的方法得到因素影響由大到小依次是：堿熔溫度、NaOH 與石墨的質(zhì)量比、NaOH 濃度、堿熔時(shí)間、HCl 用量。
葛鵬等采用加堿焙燒浸出法對常規堿酸法進(jìn)行了改進(jìn)，用1000℃的高溫堿熔石墨，使石墨的含碳量提高到了99.9%以上，比其他低溫的堿熔提純石墨的含碳量要高得多，而且煅燒時(shí)間也可以大大縮短。其機理是在高溫條件下，化學(xué)活性不高的含硅化合物等分解為簡(jiǎn)單的氧化物，這些氧化物易與酸堿反應；另一方面，高溫使SiO2 晶型改變，活性和轉化率提高，更易和酸堿反應，提高除雜效果。
李常清等還在堿熔過(guò)程中加入了助劑，以偏硼酸鈉作為堿熔過(guò)程的助熔劑，降低了反應溫度，取得了明顯的除雜效果。
對于一些含硅較高的石墨，堿熔法提純石墨還可以實(shí)現對硅的綜合回收利用。堿熔酸浸后的溶液為酸性，溶液中的硅雜質(zhì)轉變?yōu)楣杷?，加入一定的明礬即可將硅酸提取出來(lái)，再經(jīng)900℃的高溫煅燒，可得到純的二氧化硅。
堿酸法是我國石墨提純工業(yè)生產(chǎn)中應用最為廣泛的方法，具有一次性投資少、產(chǎn)品品位較高、適應性強等特點(diǎn)，以及設備簡(jiǎn)單、通用性強的優(yōu)點(diǎn)。
不足是需要高溫煅燒，能量消耗大，工藝流程長(cháng)，設備腐蝕嚴重，石墨流失量大以及廢水污染嚴重，因而利用石墨提純廢水制取聚合氯化硅酸鋁鐵（PAFSiC）等綜合利用技術(shù)顯得十分重要。
3 氫氟酸法
氫氟酸是強酸，幾乎可以與石墨中的任何雜質(zhì)發(fā)生反應，而石墨具有良好的耐酸性，特別是可以耐氫氟酸，決定了石墨可以用氫氟酸進(jìn)行提純。氫氟酸法的主要流程為石墨和氫氟酸混合，氫氟酸和雜質(zhì)反應一段時(shí)間產(chǎn)生可溶性物質(zhì)或揮發(fā)物，經(jīng)洗滌去除雜質(zhì)，脫水烘干后得到提純石墨。
氫氟酸有劇毒，對環(huán)境污染嚴重，配合其他酸對石墨進(jìn)行提純，可以有效地減少氫氟酸用量。唐維等應用HCl-HF混合酸體系，在混合酸和石墨質(zhì)量比為2、恒溫60℃、反應3h 條件下一次提純石墨，使石墨含碳量由83.08%提高到了99.41%，取得了明顯效果。
為了更有效地減少氫氟酸用量，張然等對混合酸法進(jìn)行了改進(jìn)，采用H2SO4-HF分步提純的方法，先用硫酸和石墨混合，溶解掉石墨中部分的金屬硅酸鹽雜質(zhì)，再用氫氟酸對剩余的雜質(zhì)進(jìn)行除雜，最終取得了含碳量為99.94%的高純石墨。
劉進(jìn)衛等在氫氟酸法提純石墨工藝中引入熱活化條件，即先用氫氟酸和硫酸的混合酸對石墨進(jìn)行除雜，然后將除雜后的石墨加入到坩堝中用700℃高溫煅燒活化60min，再對活化后的石墨進(jìn)行二次酸浸。實(shí)驗結果顯示，該方法不但提高石墨的純度，制備出了99.98%的高純石墨，還減少了氫氟酸2/3的用量。
氫氟酸法提純石墨具有工藝流程簡(jiǎn)單、產(chǎn)品品位高、成本相對較低、對石墨產(chǎn)品性能影響小的優(yōu)點(diǎn)。但是氫氟酸有劇毒，在使用過(guò)程中必須具有安全保護措施，對產(chǎn)生的廢水必須經(jīng)過(guò)處理后方能向外排放，否則將會(huì )對環(huán)境造成嚴重污染。
4 氯化焙燒法
氯化焙燒法是將石墨和一定的還原劑混在一起，在特定的設備和氣氛下高溫焙燒，物料中有價(jià)金屬轉變成氣相或凝聚相的金屬氯化物，而與其余組分分離，使石墨純化的工藝過(guò)程。
石墨中的雜質(zhì)在高溫條件下，可以分解成熔沸點(diǎn)較高的氧化物，如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO。這些氧化物在一定高溫和氣氛下，通入氯后，金屬氧化物和氯氣反應生成熔沸點(diǎn)較低的氯化物。于是在較低的溫度下，這些氯化物可氣化而逸出，實(shí)現與石墨分離，使石墨得以提純。
氯化焙燒法的優(yōu)勢在于節能、提純效率高（>98%）、回收率高，但也存在氯氣有毒、嚴重腐蝕性和嚴重污染環(huán)境等問(wèn)題。在工藝上生產(chǎn)石墨的純度有限，工藝穩定性不好，影響了氯化法在實(shí)際生產(chǎn)中的應用，還有待進(jìn)一步改善和提高。
5 高溫提純法
石墨的熔點(diǎn)為3850℃±50℃，是自然界熔沸點(diǎn)最高的物質(zhì)之一，遠遠高于雜質(zhì)硅酸鹽的沸點(diǎn)。利用它們的熔沸點(diǎn)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(zhì)氣化從石墨中逸出，達到提純的效果。該技術(shù)可以將石墨提純99.99%以上。
高溫石墨化爐成套設備主要包括以下部分：爐體、感應加熱器、中頻電源（晶閘管變頻置）、真空系統、測溫及控溫、液壓進(jìn)出料機構、水冷系統等。該設備的關(guān)鍵技術(shù)是感應加熱器的設計（圖3），包括感應線(xiàn)圈、發(fā)熱體、絕熱保溫爐襯、石墨坩堝等組成部分。感應加熱器和電源的合理搭配，是加熱、保溫的關(guān)鍵。
 高溫法提純石墨影響因素較多：①石墨原料雜質(zhì)含量對高溫法提純的效果影響最大，原料的雜質(zhì)含量不同，所得產(chǎn)品的灰分就不同，且含碳量高的石墨提純效果更好，高溫法常以浮選法或堿酸法提純后含碳量達到99%及以上的石墨為原料；②石墨坩堝的含碳量也是影響提純效果的重要因素，坩堝灰分低于石墨灰分，有助于石墨中的灰分逸出；③采用大電流，石墨升溫快，有利于石墨純化，最好使用高功率電極的原料，并經(jīng)2800℃高溫處理；④石墨粒度對提純效果也有一定的影響。
高溫法提純石墨，產(chǎn)品質(zhì)量高，含碳量可達99.995%以上，這是高溫法的最大特點(diǎn)，但同時(shí)耗能大、對設備要求極高，需要專(zhuān)門(mén)進(jìn)行設計，投資大，對提純的石墨原料也有一定的要求，只有應用于國防、航天、核工業(yè)等高科技領(lǐng)域的石墨才用此方法進(jìn)行提純。
由于石墨提純是拓展和應用石墨材料的前提和基礎，隨著(zhù)石墨應用水平的提高必將擴大對高純石墨的需求。石墨的提純生產(chǎn)應因地制宜，向資源節約與環(huán)境友好方向發(fā)展，其技術(shù)趨勢有以下幾點(diǎn)。
（1）天然石墨的品位較低，在生產(chǎn)中須先通過(guò)浮選方法來(lái)進(jìn)行第一階段的富集，使石墨達到中碳水平，但需要發(fā)展保護大鱗片的綜合磨浮技術(shù)；為得到更高純度的石墨，必須和其他提純方法相結合。
（2）堿酸法和高溫法是目前相對較好的后續提純方法。但在選擇石墨提純方法的過(guò)程中要結合石墨礦所在的地理位置、石墨的應用來(lái)考慮。堿酸法著(zhù)重研究流程短、耗水量少的新工藝；高溫法宜重點(diǎn)考慮設備投入與電耗、成本高的問(wèn)題。同時(shí)加強石墨提純廢水的綜合利用。
（3）雖然氫氟酸提純石墨效果好，因氫氟酸有劇毒，對環(huán)境污染嚴重，在未來(lái)的生產(chǎn)過(guò)程中將尋求少氟與無(wú)氟提純的替代技術(shù)。氯化焙燒法提純石墨理論可行，效果有限，如無(wú)突破，將應用很少。
（4） 石墨提純技術(shù)的研究應結合數學(xué)模型，摸索石墨或雜質(zhì)的氣固傳輸機理，優(yōu)化升華、萃取過(guò)程與反應動(dòng)力學(xué)等物化參數，以指導生產(chǎn)。
石墨作為一種重要的戰略資源和我國的優(yōu)勢資源，需向石墨產(chǎn)業(yè)的深加工與應用方向發(fā)展。石墨提純工藝技術(shù)以浮選法提純?yōu)榧夹g(shù)基礎，根據其石墨制品應用領(lǐng)域和應用途徑的要求，以堿酸法、氫氟酸法、高溫法等提純技術(shù)為深化。其提純技術(shù)的發(fā)展趨勢將隨著(zhù)保護大鱗片的綜合磨浮技術(shù)、少氟與無(wú)氟提純的酸堿替代技術(shù)和實(shí)現優(yōu)越性?xún)r(jià)比的高溫提純技術(shù)方向發(fā)展。
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