一、現狀與問題
我國晶質石墨的原礦品位為2.13-15％，從原料到中碳石墨的選礦手段主要為浮選，手段單一，含碳量可達到87-95％，存在選礦藥劑成本較高，環保和尾礦大量處理和排放問題。
從中碳到高碳(固定碳99％)，及進一步到高純(含C 大干99.9％)的技術路線主要是化學處理法(氫氧化鈉高溫熔融法，氫氟酸溶出法，混酸法等)，存在環境污染(特別是氫氟酸法除硅有效，但環保問題嚴重)，成本高等問題。
天然石墨的提純，長期以來采用化學提純方法，傳統的酸堿法，即用堿法，即用堿熔清除酸性氧化物(等)及用酸液清除堿性氧化物雜質，對鱗片石墨一般可達到99.9％，能滿足大多數新材料的要求。
近來，出現了兩酸法甚至直接用氫氟酸處理的方法?；瘜W法由于環保的門檻太低，一般投資較少。但耗水量很大，而且水污染對環境的影響很大，特別是大量使用氫氟酸造成的氟污染，隱患無窮。氫氟酸法不僅環境污染嚴重，而且還損傷石墨結構，氫氟酸提純的石墨制備有柔性石墨。板帶材發脆，柔性大大降低。微晶石墨由于成礦條件造成結構上雜質十分彌散，浮選很難，酸堿法提純一般只能達到94%以下，進一步純化需要多次操作，經濟上成本太高?？傮w上，化學法提純不宜提倡，特別對氫氟酸的使用更應嚴格限制。
近來發展的高溫提純方法。是引用人工制備核石墨的高溫提純技術。其原理是在足夠高的溫度下，雜質會氣化逸出，石墨因其出色的耐高溫性而保留，從而達到提純，通常要2800℃以上的高溫。目前國內已經將此項技術用于天然石墨提純。提純天然石墨用于鋰離子電池負極材料，純度也可達到99.99％以上。這些設備提純天然石墨電耗偏大，如石墨化爐提純天然石墨電耗達12000-18000W·h/t 成本高。
二、石墨磁電選礦提純技術
中國地質科學院礦產資源研究所(原礦床所)于1997-2000 年承擔科技部國家攻關項目“光纖超純石英提純工藝研究”，己通過評審驗收，專家評審委員會評審意見為：“專題組作了大量開創性研究，完成了石英提純到99.99％，總雜質含量<40ppm 的技術指標，達到了合同要求。尤其是該項目研究開發的兩項技術（射頻介電選礦技術及稀土永磁強磁選礦技術)的應用，為專題研究成果提供了成功的保證。兩項技術指標均達到國際先進水平。”
在本項目合同實施效果報告中提出：“本專題重點解決了：射頻介電分離提純和稀土永磁強磁選分離提純技術兩個關鍵技術，其中礦物射頻介電分離技術系國家發明專利，先后獲國家發明獎(三等)和地質礦產部科技成果獎(二等)。稀土永磁強磁選礦技術其磁場強度指標居國際領先水平，現已達到2.8T-3.0T，通過專題實施進一步促進了上述兩項技術的應用和開發，發展了射頻介電選礦實驗室，專題完成后己建立試驗中試和工業化生產基地（永磁超強磁試驗基地）。”
利用上述兩項技術， 對石墨選礦提純進行了實驗室試驗， 采用標號LZ150-83(含C 量83‰，150um)LZl00-93(100um，93%品位)，進行上述磁電分離，可獲得品味大于99%高碳石墨。對黑龍江林口石墨礦的磁電選礦試驗可從中碳（C：89%）提高到品位達到99.7%的高碳石墨。射頻介電提純的主要成果是利用了10KHz-30MHz 射頻輻射場。
近年來北京中地科礦物材料研究發展中心針對射頻輻射場的微波段（915MHZ、2450MHz)進行了石墨礦處理調研和初步試驗。獲得了一系列新認識：(1)石墨對微波場具有透明性，在微波場加熱過程中，石墨與其顯微包體、連生體、層間雜質或與C 類質同相交代的其它雜質元素存在明顯升溫差別性，石墨在短時間內進行微波加熱，使其與不同組分因熱應力(膨脹系數)不同在晶格間產生應力，導致晶粒間邊界出現裂紋或斷裂。促進石墨與顯微雜質的有效裂解，可為射頻電選和永磁強磁選進一步提純石墨（至大于99.9％以上高純石墨）提供了可行性。
另一方面，高溫微波加熱煅燒可有效再次提純石墨，在采用固氯還原除雜條件下有望實現99.99％以上的高純石墨，待進一步開展中試和擴大試驗。微波用于礦物材料的優點是加熱速度快、效率高、反應溫度低。降低燒結或熔煉溫度達300～500℃以上，升溫速度高，可達50-100℃／分，縮短反應時間可達50％以上降低生產成本，綠色環保，降低能耗，可達40-50%以上。
三、鱗片石墨的選礦綜合利用
我國鱗片石墨選礦主要是浮選法，單一浮選石墨，尚未有效綜合利用，并存在大量尾礦壩堆放及藥劑環保問題。鱗片石墨選礦綜合利用的主要問題是有效提取石墨礦石中除石墨單礦物外其它有工業應用價值的雜質礦物，其次是達到工業應用品位的有用雜質工業礦物的深加工及其應用。同時解決環保及尾礦壩堆放問題。
1、礦石性質及礦物組分
南墅石墨礦物主要雜質礦物有方解石、綠泥石、透閃石、斜長石、石榴石、高嶺土、絹方母及黃鐵礦、金紅石等。興和石墨礦主要雜質礦物為斜長石、石英、墨云母、高嶺土等。柳毛石墨礦主要雜質礦物為斜長石、石英、透閃石、石榴石、正長石、白云母、綠泥石及黃鐵礦、褐鐵礦、斑銅礦等。
黑龍江林口石墨礦雜質礦場主要有石英、白云母、輝石、蛇紋石及磁黃鐵礦等。大同石墨礦的主要雜質礦物有長石、石英、黑云母、含鈦礦物（TiO2 1.5%）等。
表1 為鱗片狀晶質石墨礦石分類；表2 鱗片狀晶質石墨礦石化學成分%。
2、選礦綜合利用方案
按鱗片石墨雜質礦物的物性差別，主要是磁性（比磁化系數），比重（密度），電性（導電率，介電常數）礦物表面性質（可浮性）等差別，確定分選方案，磁選可有效將強磁性、中磁性、弱磁性礦物和無磁性石墨、石英、長石等分選開。在上述各種雜質礦物中，磁性鐵礦少量（例如磁黃鐵礦），其次赤褐鐵礦有中等磁性，黃鐵礦、黃銅礦，斑銅礦等有弱磁性，非金屬礦中黑云母具有中等磁性在強磁場中，可有效提出。其次閃石、輝石、綠泥石、蛇紋石也有弱磁性，可按高梯度磁選提出，在大于2.2～3.0T 強磁場中可有效分選出白云母、絹云母等有用工業礦場。
按礦物電性差別可有效將石墨與無磁性脈石礦物長石、石英、方解石、高嶺土等分離。
按礦物比重（密度）差別可有效將金屬雜質礦物分出。按浮選可有效分離無磁性礦物長石和石英。
石墨伴生礦物可能有工業應用價值的工業礦物包括：黑云母、白云母（是石墨伴生的主要層狀硅酸鹽礦物）、鈦礦（金紅石、鈦鐵礦）。磁性鐵礦、長石、石英等。綜合利用包括尾礦制作微晶玻璃等應用。
3、已有初步成果
（1）2012-2013 年，受牡丹江中天投公司委托對林口石墨礦進行了選礦提純試驗，獲得的成果主要是：
①采用干式永磁強磁分選技術（場強大于2.2T，可達到2.8-3.0T）處于含碳量達89%的中碳石墨，有效去除弱磁性雜質礦物。采用射頻介電選礦技術有效去除非金屬雜質礦物，獲固定碳99.7%的高碳石墨產品。
②確立了微波固氯除塵的試驗方案試制了12KW 實驗室微波高溫爐，待進一步實現品位達99.99%以上的目標。
③為該公司提出了石墨礦綜合利用開發方案，重點是干式永磁強磁（2.8-3.0T）拋尾方案，僅留下石墨、石英、長石。
（2）2013 年受中國黃金集團委托對大同大鱗片石墨礦進行了原礦永磁強磁（2.8-3.0T）選礦拋尾試驗工作，可有效拋尾（磁性尾礦）達40%，被選出的弱磁尾礦包括工業礦物黑云母、鐵礦，特別是鈦礦（原礦含TiO21.5%如確定是金紅石，富集后的尾礦達到并超過TiO2＞2 的金紅石工業礦床標準。）有重要工業綜合利用價值的前景。同時由于減少40%尾礦壩帶來的節能，環保的經濟效益也富有前景。
(北京中地科礦物材料研究發展中心 北京豐石金紅磁電科技有限公司)
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