كيف يتم استخراج الجرافيت؟

الجرافيت هو معدن غير معدني رئيسي، له خصائص ممتازة مثل التوصيل الكهربائي والتشحيم. يمكنك استخدامه على نطاق واسع في البطاريات والفضاء والصناعات الأخرى. ومع ذلك, الجرافيت الطبيعي يحتاج إلى استخراج معقد، وفهم عمليته أمر مهم للاستفادة من الموارد والتنمية الصناعية.

الاستعدادات قبل الاستخراج

تقنيات الاستكشاف الجيولوجي

تعتبر تقنية الاستكشاف الجيولوجي مهمة جداً في البحث عن رواسب الجرافيت، والأساس هو رسم الخرائط الجيولوجية. من خلال مراقبة وقياس الصخور السطحية والطبقات والعناصر الأخرى لرسم الخرائط، وتحديد منطقة التمعدن المحتملة. ويشمل الاستكشاف الجيوفيزيائي طريقة المقاومة والاستقطاب المستحث. وتستخدم الطريقة الأولى فرق المقاومة بين الجرافيت والصخور المحيطة به للعثور على الخام. بينما تستخدم الطريقة الثانية تأثير استقطاب الجرافيت في المجال الكهربائي لتحديد الجسم الخام. يُستخدم الاستكشاف الجيوكيميائي لتحديد موقع رواسب الجرافيت عن طريق تحليل التربة وعناصر العينة الأخرى.

تحليل خواص الخامات

بعد تحديد موقع خام الجرافيت، نحتاج إلى مزيد من التحليل لخصائص الخام. أولًا إجراء تحليل التركيب الكيميائي لفهم محتوى الجرافيت والعناصر المرتبطة به، ونظرًا لوجود العديد من الشوائب التي تحتوي على الكبريت والحديد، فمن الضروري النظر في طريقة إزالة الشوائب. ثم تحليل التركيب المعدني، وتوضيح تكافل وتوزيع معادن الجرافيت والكوارتز. بالإضافة إلى ذلك، تحليل الخصائص الفيزيائية مثل الصلابة والكثافة لتوفير أساس للعمليات اللاحقة.

طرق تعدين الجرافيت

التعدين المكشوف

ويمكنك استخدام هذه الطريقة عندما تكون رواسب الجرافيت مدفونة في العمق ويكون جسم الخام كبيراً ومركزاً. في المرحلة المبكرة، يجب عليك القيام بأعمال إعداد الموقع. مثل إزالة الغطاء النباتي والتربة السطحية والريوليث وبناء طرق النقل وأنظمة الصرف. ثم استخدم المجرفة الكهربائية والحفارة الهيدروليكية وغيرها من المعدات الكبيرة للحفر. عند التعدين، وفقًا لارتفاع خطوة معينة من أعلى إلى أسفل عملية طبقية. يتم تسليم الخام المستخرج مباشرة إلى المكثف بواسطة شاحنة أو حزام ناقل.

يتميز التعدين في الحفرة المفتوحة بتكلفة منخفضة، وكفاءة عالية، ومعدل فقدان الخام ومعدل تخفيف منخفض نسبيًا، لذا فهو مناسب للتعدين على نطاق واسع. ولكن له أيضًا عيوب واضحة، مثل تعطيل البيئة السطحية واحتلال الكثير من الأراضي. كما أنه يخضع للظروف المناخية، وسيؤثر سوء الأحوال الجوية على تقدم التعدين.

التعدين تحت الأرض

التعدين تحت الأرض لخام الجرافيت المدفون بعمق. أولاً وقبل كل شيء، يجب علينا تنفيذ مشاريع التطوير، وحفر الأعمدة والأعمدة المائلة والحفر المائلة، والحفر المائلة، والقنوات الأخرى. وبناء نظام مثالي للنقل والتهوية والصرف وإمدادات الطاقة. ثم اختيار طريقة التعدين وفقًا لحالة التواجد وشكل جسم الخام. عندما يكون جسم الخام رقيقًا ويكون السقف مستقرًا، عادةً ما تستخدم طريقة تعدين أعمدة الغرف. أما إذا كان جسم الخام سميكًا وكان الخام ضعيف الاستقرار، فإننا نختار طريقة التجويف تحت المستوى. وهي تقسم جسم الخام وفقًا لارتفاعه وتسحبه من أعلى إلى أسفل. على الرغم من أن التعدين تحت الأرض يمكن أن يستفيد من الموارد العميقة، إلا أن له تكلفة عالية وتكنولوجيا معقدة ومخاطر تتعلق بالسلامة ومعدل فقدان الخامات المرتفع.

عمليات استخلاص الجرافيت

طريقة التعويم

المبادئ الأساسية

تعتمد هذه الطريقة على الاختلافات في الخواص الفيزيائية والكيميائية للأسطح المعدنية. لأن الجرافيت كاره للماء بشكل طبيعي، ومعظم معادن الشوائب محبة للماء. عند التعويم، بإضافة المجمّع إلى اللب، سوف يمتص بشكل انتقائي على سطح الجرافيت، مما يقوي من كراهيته للماء. وفي الوقت نفسه، ستؤدي إضافة عامل الرغوة إلى إنتاج فقاعات مستقرة. ثم تطفو جزيئات الجرافيت الكارهة للماء المرتبطة بالفقاعات على سطح اللب لتكوين طبقة رغوية. وتبقى معادن الشوائب المحبة للماء في اللب لتحقيق الفصل.

تدفق العملية

أولاً، يتم تكسير وطحن خام الجرافيت المستخرج لجعل حجم الجسيمات يفي بمتطلبات تفكك المونومر. ويمثل -200 شبكة عامة -200 شبكة 60%-80%. ثم ضع اللب المطحون في خزان الخلط، وأضف الماء والمجمع وعامل الرغوة للتقليب الكامل. بحيث يعمل العامل والمعدن بشكل كامل. ثم يوضع اللب في آلة التعويم، ويتم تهويته وتقليبه لإنتاج فقاعات لإكمال فصل التعويم. أخيرًا، حدد منتج الرغوة عدة مرات لتحسين درجة تركيز الجرافيت والحصول على منتجات مؤهلة.

العوامل المؤثرة

حجم جسيمات الطحن مهم، فالجرافيت الخشن جدًا وتفكك الشوائب ليس كافيًا، وانخفاض درجة التركيز. تؤدي الحبيبات المفرطة في الطحن إلى الطحن المفرط، وتزيد من استهلاك الطاقة واستهلاك الأدوية، وتؤثر على مؤشر التعويم. يؤثر نوع وجرعة المجمع على استرداد ودرجة الجرافيت. وتؤثر كمية عامل الرغوة على حجم الفقاعات واستقرارها. بالإضافة إلى ذلك، سيكون لتركيز اللب ووقت التعويم ودرجة الحرارة تأثير أيضًا على تأثير التعويم. تحتاج إلى تحسينها من خلال الاختبار والممارسة.

طريقة التنقية الكيميائية

طريقة الحمض-القاعدة الحمضية

هذا باستخدام تفاعل الحمض والقاعدة مع الشوائب لإذابة الشوائب لتنقية الجرافيت. يتم خلط مركز الجرافيت مع تركيز معين من حمض الهيدروكلوريك وحمض الهيدروفلوريك، مع تحريك التفاعل عند درجة حرارة محددة. يعمل حمض الهيدروكلوريك على إذابة شوائب أكسيد المعادن، ويزيل حمض الهيدروفلوريك الشوائب السيليسية. بعد التفاعل، يتم ترشيحها وغسلها، ثم تحييد الحمض المتبقي باستخدام هيدروكسيد الصوديوم وإزالة بعض الشوائب. بعد عدة مرات من الغسيل، يمكن الحصول على جرافيت بدرجة نقاء تزيد عن 99%. ومع ذلك، فإن استهلاك الحمض والقاعدة لهذه الطريقة كبير. كما أن مياه الصرف الناتجة عن هذه الطريقة تلوث البيئة وتحتاج إلى معالجة صارمة.

طريقة التحميص بالكلور

تكليس الجرافيت عند درجة حرارة عالية عن طريق الخلط مع عوامل الكلورة مثل كلوريد الكالسيوم وكلوريد الصوديوم. أثناء التحميص، تتفاعل شوائب الجرافيت مع عوامل الكلورة لتكوين كلوريدات غازية أو متطايرة، بحيث تنفصل عن الجرافيت. مثل شوائب الحديد والألومنيوم في تطاير الكلوريد. تتميز هذه الطريقة باستهلاك منخفض للطاقة، وكفاءة تنقية عالية، ويمكنها إزالة العديد من الشوائب بفعالية. ومع ذلك، فإنها تنتج غاز الكلوريد السام وتؤدي إلى تآكل المعدات بشكل خطير. لذلك يجب أن تكون مجهزة بمعالجة مثالية لغاز العادم وتدابير مضادة للتآكل.

طريقة التنقية الفيزيائية (تنقية بدرجة حرارة عالية)

يتم تنقيتها باستخدام نقطة الانصهار العالية للجرافيت ونقطة الانصهار المنخفضة للشوائب. وضع المواد الخام من الجرافيت في فرن خاص بدرجة حرارة عالية، وتسخين يصل إلى 2500-3000 درجة مئوية. تحت حماية الأرجونوالنيتروجين والغازات الخاملة الأخرى، تتبخر الشوائب مثل الرماد في ذوبان الجرافيت وتتبخر وتتسرب في درجات حرارة عالية. وهذا يمكن أن يزيد من نقاء الجرافيت إلى أكثر من 99.9%. وهي مناسبة للإلكترونيات المتطورة والفضاء وغيرها من المجالات ذات متطلبات النقاء العالية لإنتاج الجرافيت فائق النقاء. ومع ذلك، فإن الاستثمار في المعدات لهذه الطريقة ضخم، واستهلاك الطاقة مرتفع، وحجم الإنتاج صغير نسبيًا.

الخاتمة

يشمل استخراج الجرافيت الاستكشاف والتعدين والإفادة والتنقية. التقنيات الحالية لها خصائصها الخاصة وتلبي الاحتياجات المختلفة. وفي المستقبل، سوف تتطور تكنولوجيا استخراجه نحو التنمية الخضراء والفعالة والذكية.

إذا كنت بحاجة لشراء الجرافيت، اتصل بنا الآن.