天然石墨鳞片表面接枝改性和热处理的研究

以对氨基苯磺酸、亚硝酸钠为原料,对天然石墨鳞片表面进行了接枝改性处理,显著提高了天然石墨鳞片的亲水性。同时将天然石墨鳞片进行煅烧处理,有效去除生产过程中附着于其表面的各种油性物质及基团。两种处理使石墨鳞片的表面具有均匀分布的亲水性,有利于水合氧化硅在石墨鳞片表面的均匀沉积,从而制备得到性能优异的新型颜料——随角异色效应颜料。

天然石墨鳞片表面包覆二氧化硅薄膜的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、异丙醇为溶剂、氨水为催化剂,通过湿化学方法,在天然石墨鳞片表面包覆上了一层连续、致密的二氧化硅。讨论了滴液速率、保温时间、鳞片的处理方式及温度对包覆率的影响。通过正交实验,确定了最优化工艺条件。

保护石墨鳞片的磨矿效果表征

保护石墨鳞片的磨矿研究是一项重要的课题,本文根据前人研究的保护石墨鳞片磨矿效果的表征公式,提出了新的公式,通过试验验证了其合理性,并可以为以后保护石墨鳞片的磨矿研究提供更合理的表征。

石墨鳞片表面镀铬对石墨鳞片/铜复合材料组织和性能的影响

通过盐浴镀覆在石墨鳞片表面镀铬,随后采用真空热压烧结技术制备了镀铬石墨鳞片/铜复合材料,研究了铬镀层的表面形貌和物相组成,并分析了铬镀层对石墨鳞片/铜复合材料显微结构和性能的影响。结果表明,盐浴镀铬层主要由Cr3C2和Cr7C3组成,经热压烧结后Cr7C3与石墨反应生成了Cr3C2;石墨鳞片表面镀铬可以明显减少石墨鳞片/铜复合材料界面处的孔隙,提高复合材料的热导率和抗弯强度,与未镀覆的复合材料相比,当镀铬石墨鳞片的体积分数为60%时,复合材料平面热导率相从594 W·m-1·K-1提高至625 W·m-1·K-1,抗弯强度提升65%。

石墨鳞片大小对膨胀容积影响的机理探讨

针对石墨鳞片大小对膨胀容积影响规律与机理研究较少的问题,论文选取不同大小鳞片石墨,在相同工艺条件进行膨胀实验。利用XRD和SEM对石墨精矿、层间化合物和膨胀石墨的结构与形貌进行了表征,建立反应动力学模型和膨胀石墨堆积模型。结果表明:随着石墨鳞片增大,膨胀石墨的膨胀容积越高。微观上,石墨层间化合物高温分解产生气体对大鳞片石墨作用时间长,致使层间距较大;宏观上,膨胀石墨的堆积方式不同致使膨胀容积差异。

降低石墨微细鳞片含量的再磨工艺优化研究

对黑龙江某石墨粗精矿进行了立式搅拌磨机再磨试验。以陶瓷球为磨矿介质,研究了磨机转速、介质球直径、磨矿时间等工艺参数对石墨磨矿-浮选效果的影响。结果表明,石墨磨矿的优化工艺参数为:采用慢-快-慢交替的磨机转速,陶瓷介质球直径8~10 mm,磨矿时间5 min,在该优化条件下进行磨矿-浮选开路试验,获得了固定碳含量95.83%、-0.045 mm粒级含量24.51%、大鳞片(+0.15 mm)含量14.27%的石墨精矿。

黑龙江某鳞片石墨矿新型药剂浮选试验研究

针对黑龙江某鳞片石墨矿特点,开发了新型高效浮选药剂并进行了浮选试验研究。结果表明,以新型药剂CYM-11为捕收剂、CYQ-01为起泡剂,经8次再磨、9次精选闭路浮选,可获得固定碳含量(质量分数)96.63%、回收率95.69%的石墨精矿产品,其中+0.15 mm粒级产率11.38%、固定碳含量(质量分数)96.04%,大鳞片石墨在选矿过程中得到较好保护。

天然鳞片石墨特征对球形加工的影响

以萝北(LB)、双鸭山(SYS)、鸡西(JX)、吉林(JL)4个地区浮选石墨精矿及其球化产品为研究对象。通过偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了脉石状态、片径大小、鳞片厚度、结晶程度,探究天然鳞片石墨特征对球形化石墨产品的影响。结果表明,4个地区石墨浮选精矿固定碳含量为JX>JL>SYS>LB,片径为JX>LB>JL>SYS,球形化时脉石矿物被包裹,恶化产品品质。一定粒径范围,大鳞片石墨成球效果更好;石墨鳞片厚成球颗粒更“实心”,鳞片薄成球颗粒内部缺陷更多。球形化过程中,石墨层间结构稳定程度高低为LB>SYS>JL>JX。LB石墨成球效果更好,更适合制备球形石墨。

非洲某鳞片石墨矿梯级回收工艺研究

以非洲某鳞片石墨为研究对象,开展了不同粒级石墨资源梯级回收工艺研究。结果表明,原矿固定碳含量为32.54%,其中大鳞片石墨主要呈片状或条带状结构与脉石矿物相互交代连生;粗选适宜条件为:磨矿细度-0.074 mm粒级占72.87%,煤油用量50 g/t,2#油用量150 g/t;浮选工艺为一粗一扫四精,其中粗精矿经精选1直接浮选后进行筛分分离出大鳞片石墨,筛下产物依次再进行三次磨矿三次精选获得细鳞片石墨。闭路试验结果显示,精矿中+0.150 mm大鳞片石墨和-0.150 mm细鳞片石墨固定碳含量分别达96.53%和96.21%,其中大鳞片石墨回收率达22.74%,比传统再磨再选工艺提高了7.66个百分点。

鳞片石墨/铝复合材料的力学性能研究

为研究石墨体积分数对复合材料显微组织、力学性能的影响规律,采用真空热压烧结技术制备不同石墨体积分数的石墨/铝复合材料,并对其进行性能测试。结果表明:石墨片在复合材料中分布均匀、取向高度集中;随着石墨体积分数的增加,复合材料的硬度从4501 HV降低至3564 HV,拉伸强度从150 MPa降低至5 MPa,抗弯强度从19212 MPa降低至2504 MPa;通过拉伸和弯曲试件的断口形貌观察发现,随着石墨片体积分数的增多,鳞片石墨/铝复合材料的断裂由韧性和脆性混合断裂转变为完全脆性断裂。随着石墨体积分数的增加,鳞片石墨在压力作用下聚集并相互挤压,导致鳞片石墨/铝复合材料的力学性能下降。

原生矿泥对鳞片石墨浮选影响机制研究

我国风化石墨矿储量大,成分复杂,石墨精矿固定碳回收率低。为高效利用风化石墨矿,本文以萝北县云山石墨矿风化矿石矿泥中所含石英、云母、绿泥石、褐铁矿、高岭土等矿物为对象,研究原生矿泥对石墨浮选效果的影响机制,并探索了减小矿泥影响的方法。研究表明,影响石墨浮选的主要原因是矿泥和石墨发生了异相凝聚,云母、高岭石和褐铁矿在石墨表面罩盖严重,长石和绿泥石在石墨表面发生了微弱罩盖,石英和透辉石由于泡沫夹带上浮的可能性较大;水玻璃和六偏磷酸钠作为组合抑制剂使用能有效改善矿泥对石墨选矿的影响。

高压辊磨对细鳞片石墨解离的影响

为了研究高压辊磨对细鳞片石墨的粉碎特征,通过对比不同粉碎产物的粒度组成和浮选精矿的粒度组成,得出高压辊磨产物和球磨产物的分离和护片效果。通过浮选动力学实验研究了高压辊磨产物和球磨产物的浮选率。在此基础上,利用扫描电镜对球磨浮选精矿和高压辊磨产物的微观形貌进行了表征,揭示了细鳞片石墨的解离和保护机理。研究结果表明:基于石墨鳞片本身的韧性和高压辊磨粉碎过程的线接触,高压辊磨对石墨鳞片有明显的保护作用,促进石墨的解离。浮选动力学试验表明:高压辊磨产物在实际生产中显著提高了细鳞片石墨的浮选速率和浮选指标。扫描电镜分析结果表明:高压辊磨促进裂隙沿着石墨和脉石的共生界面产生,促进了石墨的解离和鳞片的保护。该研究为细鳞片石墨保护和高效解离提供了理论指导。

某岩浆同化混染型鳞片石墨矿石选矿试验研究

针对某岩浆同化混染型鳞片石墨矿石,开展了矿石性质及磨浮条件试验、开路流程试验及闭路流程试验。试验结果表明,矿石属于花岗岩型,石墨呈中细粒鳞片结构,固定碳含量为5.40%;矿石中主要矿物包括石墨、石英、长石类、黑云母和黄铁矿等,其中石墨为回收目的矿物;石墨片径主要为0.037~0.178 mm,其中+0.15 mm鳞片石墨占12.32%,鳞片保护意义不大。原矿经1次粗磨粗选,粗磨细度-0.15 mm占54%,粗选煤油用量60 g/t、2号油用量48 g/t,粗精矿经9次再磨10次精选,最终获得产率5.52%,固定碳品位94.52%,回收率为96.67%的高碳石墨精矿;精矿中-0.045 mm粒级产品占36.09%,产品片径小,可用于制备球形石墨等深加工产品。对浮选精矿进行酸浸—碱熔法化学提纯后,可获得固定碳含量99.58%的石墨提纯产品。

微细鳞片石墨纳米气泡浮选与传统浮选的对比研究

微细鳞片石墨资源将是未来利用的主要石墨资源,为了实现微细鳞片石墨高效回收,探究了纳米气泡对微细鳞片石墨浮选强化行为的影响。通过浮选动力学、激光粒度分析仪、Zeta电位仪以及接触角分析仪研究了纳米气泡浮选和传统浮选行为的差异。结果表明,纳米气泡比传统浮选提前25 s完成微细鳞片石墨浮选。传统浮选精矿回收率和碳含量分别为87.89%和72.31%,纳米气泡浮选精矿回收率和碳含量分别为92.91%和73.40%,相比传统浮选精矿回收率高约5百分点,碳含量高约1百分点。纳米气泡可以有效团聚微细鳞片石墨,增大其表观尺寸,改善浮选效果。纳米气泡可以回收传统浮选不能有效回收的10μm以下微细鳞片石墨,进而提高了回收率。纳米气泡浮选精矿表面接触角比传统浮选精矿表面接触角高6.92°,有利于柴油在石墨表面的吸附,改善了石墨表面疏水性。纳米气泡降低了微细鳞片石墨颗粒间的静电斥力,有利于微细鳞片石墨疏水性团聚体的稳定结构,从而提高浮选概率。

鳞片石墨矿的工艺矿物学特征研究

鳞片石墨的片径越大,价值越高,故在鳞片石墨矿的加工过程中要严格保护鳞片。本文对鸡西地区的大块石墨矿进行矿物学研究,采用矿物解离分析仪(MLA)检测石墨薄片的矿物组成、形貌、分布和粒度,分析其矿物学特征对石墨解离、鳞片破坏及浮选作业的影响。分析结果表明,鸡西石墨矿样品的品位为5.05%。其中,0.15mm以上粒度达到51.68%,而细颗粒石墨多数被脉石矿物包裹,选择合适的磨矿方式对细颗粒石墨的解离以及大鳞片石墨的保护至关重要。

内蒙古某微细鳞片石墨制备锂离子电池负极材料的研究

采用QCJ气流涡旋微粉机对内蒙古某D 50为40.3μm的微细鳞片石墨进行球形化试验,得到D 50分别为16.42μm和11.68μm的2种球形化产品,对应的振实密度由原始的0.46 g/cm 3分别提高到0.95 g/cm 3和0.80 g/cm 3,总成球率50.48%。采用混酸法将该球形产品提纯至固定碳含量99.95%与99.97%,随后进行电化学性能测试,产品负极材料首次放电容量分别为366.60 mAh/g和364.30 mAh/g,首次充放电效率分别为93.40%和92.32%;在0.1C电流下,经过30次充放电循环后,容量保持率均在99%以上。

黑龙江鸡西平安鳞片石墨矿工艺矿物学研究

为了查明黑龙江平安鳞片石墨矿工艺矿物学特征,在化学分析的基础上,采用自动矿物解离分析仪(mineral liberation analyser,MLA)系统研究了原矿矿物组成、粒度分布和矿石嵌布特性等.结果表明:原矿有价元素固定碳的质量分数为17.7%,主要以石墨形式存在.主要脉石矿物为长石、石英,其质量分数分别为34.32%,20.83%.该石墨矿大鳞片石墨(粒度大于0.15 mm)的颗粒数占比为46.17%;当粒度为0.18 mm<d≤0.4 mm时石墨单体的解离度为70%,粒度为0.074 mm<d≤0.18 mm时解离度达95%.石墨主要为松散的片状集合体,与脉石矿物嵌布关系较为复杂,影响石墨的回收率及石墨精矿的质量.

碱酸法提纯鳞片石墨的试验研究

针对传统碱酸法石墨提纯度不高的问题,提出了一种利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助碱酸法制备高纯鳞片石墨的方法,以鸡西天然鳞片石墨浮选精矿为原料,考察碱熔焙烧温度与时间、石墨与氢氧化钠及水的质量比、酸浸盐酸用量与浓度、表面活性剂用量及时间等因素对石墨提纯效果的影响。结果表明,CTAB辅助碱酸法优于传统碱酸法制备高纯石墨,石墨固定碳质量分数由99.91%提升至99.93%。

聚苯胺与鳞片石墨含量对水性丙烯酸涂料防腐性能的影响

以水性丙烯酸树脂为成膜物质,聚苯胺与鳞片石墨为复合填料,在镁合金表面制备涂层。利用电化学阻抗谱(EIS)研究聚苯胺与鳞片石墨的比例以及添加量对涂层防护性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)观察不同涂层截面形貌。结果表明:聚苯胺与鳞片石墨的质量比为5∶5,且填料总添加量为20%时,聚苯胺与鳞片石墨在树脂中分散较均匀。鳞片石墨呈层叠状排布,有利于产生迷宫效应,增强涂层对腐蚀介质的抵挡作用,聚苯胺增强了涂层对基体的缓蚀作用,使涂层防护效果更好。

水热法制备氢氧化镁改性鳞片石墨

为了提高鳞片石墨的水润湿性,以无水硫酸镁和氨水为主要原料,采用水热法在鳞片石墨表面生成氢氧化镁改性层,主要研究了表面活性剂种类(十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠),水热温度(180、190、200℃),C、Mg^(2+)质量比(1∶10、2∶10、3∶10)对改性鳞片石墨水润湿性和抗氧化性的影响。结果表明:1)改性石墨表面生成了片状氢氧化镁包覆层,其水润湿性和抗氧化性提高。2)以聚丙烯酸钠为表面活性剂,采用3∶10的C、Mg^(2+)质量比,在190℃水热处理12 h,制得的改性石墨的水润湿性和抗氧化性最好。