Wie wird Graphit gewonnen?

Graphit ist ein wichtiges nichtmetallisches Mineral, das hervorragende Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit und Schmierfähigkeit besitzt. Es findet breite Anwendung in der Batterie-, Luft- und Raumfahrt- und anderen Industrien. Allerdings, Naturgraphit erfordert eine komplexe Gewinnung, und das Verständnis des Prozesses ist für die Ressourcennutzung und die industrielle Entwicklung von Bedeutung.

Vorbereitungen vor der Extraktion

Geologische Explorationstechniken

Die Technik der geologischen Exploration ist bei der Suche nach Graphitvorkommen sehr wichtig, und die Grundlage ist die geologische Kartierung. Durch Beobachtung und Messung der Oberflächengesteine, Schichten und anderer Elemente werden Karten erstellt und das mögliche Mineralisierungsgebiet abgegrenzt. Die geophysikalische Exploration umfasst die Widerstandsmethode und die induzierte Polarisationsmethode. Erstere nutzt den Unterschied des spezifischen Widerstands zwischen Graphit und dem umgebenden Gestein, um Erze zu finden. Letztere nutzt den Polarisationseffekt von Graphit im elektrischen Feld, um den Erzkörper zu identifizieren. Die geochemische Exploration dient der Auffindung von Graphitlagerstätten durch die Analyse von Boden und anderen Probenelementen.

Analyse der Erzeigenschaften

Nach der Bestimmung der Lage des Graphiterzes müssen wir die Eigenschaften des Erzes weiter analysieren. Da es viele schwefel- und eisenhaltige Verunreinigungen gibt, ist es notwendig, die Methode zur Entfernung der Verunreinigungen zu berücksichtigen. Dann wird die Mineralzusammensetzung analysiert und die Symbiose und Verteilung von Graphit- und Quarzmineralen geklärt. Darüber hinaus sollten die physikalischen Eigenschaften wie Härte und Dichte analysiert werden, um eine Grundlage für die nachfolgenden Prozesse zu schaffen.

Methoden des Graphitabbaus

Tagebau

Sie können diese Methode anwenden, wenn die Graphitlagerstätte flach vergraben und der Erzkörper groß und konzentriert ist. In der Anfangsphase sollten Sie die Vorbereitungsarbeiten für den Standort durchführen. Dazu gehören die Rodung der Vegetation, des Mutterbodens und des Regoliths sowie der Bau von Transportwegen und Entwässerungssystemen. Dann werden elektrische Schaufeln, Hydraulikbagger und andere Großgeräte für den Abbau eingesetzt. Beim Abbau wird nach einer bestimmten Stufenhöhe von oben nach unten geschichtet. Das abgebaute Erz wird per Lkw oder Förderband direkt zum Konzentrator transportiert.

Der Tagebau zeichnet sich durch niedrige Kosten, hohe Effizienz, relativ geringe Erzverluste und Verdünnungsraten aus und eignet sich daher für den Abbau in großem Maßstab. Aber er hat auch offensichtliche Nachteile, wie z. B. die Beeinträchtigung der Umwelt an der Oberfläche und die Inanspruchnahme von viel Land. Außerdem unterliegt sie den klimatischen Bedingungen, und schlechtes Wetter beeinträchtigt den Fortschritt des Abbaus.

Bergbau unter Tage

Der Untertagebau dient der Gewinnung von tief liegendem Graphiterz. Zuallererst müssen wir Erschließungsprojekte durchführen, Schächte, Schrägschächte, Stollen und andere Kanäle graben. Außerdem müssen wir ein perfektes Transport-, Belüftungs-, Entwässerungs- und Stromversorgungssystem aufbauen. Dann wählen wir die Abbaumethode entsprechend den Bedingungen des Vorkommens und der Form des Erzkörpers. Wenn der Erzkörper dünn und die Decke stabil ist, wird in der Regel die Raumsäulen-Methode angewandt. Wenn der Erzkörper dick ist und die Stabilität des Erzes schlecht ist, wählen wir die Sublevel-Caving-Methode. Dabei wird der Erzkörper entsprechend seiner Höhe unterteilt und von oben nach unten abgebaut. Obwohl der Untertagebau tiefe Ressourcen nutzen kann, ist er mit hohen Kosten, komplizierter Technik, Sicherheitsrisiken und hohen Erzverlusten verbunden.

Verfahren zur Gewinnung von Graphit

Flotationsverfahren

Grundprinzipien

Diese Methode beruht auf den unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften von Mineraloberflächen. Denn Graphit ist von Natur aus hydrophob, während die meisten Gangminerale hydrophil sind. Wenn man bei der Flotation einen Kollektor zum Brei hinzufügt, wird dieser selektiv an der Graphitoberfläche adsorbiert, was seine Hydrophobie verstärkt. Gleichzeitig werden durch die Zugabe des Schaumbildners stabile Blasen erzeugt. Die hydrophoben Graphitpartikel, die an den Blasen haften, schwimmen dann an die Oberfläche des Zellstoffs und bilden eine Schaumschicht. Die hydrophilen Gangmineralien verbleiben in der Pulpe, um eine Trennung zu erreichen.

Prozessablauf

Zunächst wird das abgebaute Graphiterz gebrochen und gemahlen, damit die Partikelgröße den Anforderungen der Monomerdissoziation entspricht. Und die allgemeine -200 mesh Konten für 60%-80%. Dann wird der gemahlene Brei in den Mischtank gegeben, Wasser, Sammler und Schaumbildner hinzugefügt und vollständig umgerührt. So dass das Mittel und das Mineral vollständig funktionieren. Dann wird der Brei in die Flotationsmaschine gegeben, belüftet und gerührt, um Blasen zu erzeugen und die Flotationstrennung abzuschließen. Schließlich wird das Schaumprodukt mehrmals ausgewählt, um die Qualität des Graphitkonzentrats zu verbessern und qualifizierte Produkte zu erhalten.

Beeinflussende Faktoren

Die Korngröße beim Schleifen ist wichtig, eine zu grobe Graphit- und Gangartdissoziation ist nicht ausreichend, was zu einer geringen Qualität des Konzentrats führt. Eine zu große Körnung beim Mahlen führt zu übermäßigem Mahlen, erhöht den Energie- und Arzneimittelverbrauch und beeinträchtigt den Flotationsindex. Art und Dosierung des Sammlers wirken sich auf die Gewinnung und die Qualität des Graphits aus. Und die Menge des Schaumbildners beeinflusst die Größe und Stabilität der Blasen. Darüber hinaus wirken sich auch die Konzentration der Pulpe, die Flotationszeit und die Temperatur auf den Flotationseffekt aus. Sie müssen durch Tests und Praxis optimiert werden.

Chemische Reinigungsmethode

Säure-Basen-Methode

Hierbei wird die Reaktion von Säure und Base mit Verunreinigungen genutzt, um Verunreinigungen aufzulösen und den Graphit zu reinigen. Das Graphitkonzentrat wird mit einer bestimmten Konzentration von Salzsäure und Flusssäure vermischt, wobei die Reaktion bei einer bestimmten Temperatur gerührt wird. Die Salzsäure löst die Metalloxidverunreinigungen, die Flusssäure entfernt die kieselhaltigen Verunreinigungen. Nach der Reaktion wird gefiltert und gewaschen, dann wird die Restsäure mit Natriumhydroxid neutralisiert und einige Verunreinigungen werden entfernt. Nach mehrmaligem Waschen kann Graphit mit einer Reinheit von über 99% gewonnen werden. Allerdings ist der Säure- und Basenverbrauch bei dieser Methode sehr hoch. Das bei dieser Methode anfallende Abwasser verschmutzt die Umwelt und muss streng behandelt werden.

Chlorierung Röstung Methode

Graphit bei hoher Temperatur durch Mischen mit Chlorierungsmitteln wie Kalziumchlorid und Natriumchlorid kalzinieren. Während des Röstens reagieren Graphitverunreinigungen mit Chlorierungsmitteln und bilden gasförmige oder flüchtige Chloride, die sich vom Graphit lösen. Verunreinigungen wie Eisen und Aluminium verflüchtigen sich in Chlorid. Diese Methode hat einen geringen Energieverbrauch, eine hohe Reinigungsleistung und kann viele Verunreinigungen wirksam entfernen. Allerdings entstehen dabei giftige Chloridgase, die die Anlagen stark angreifen. Daher muss die Anlage mit einer perfekten Abgasbehandlung und Korrosionsschutzmaßnahmen ausgestattet sein.

Physikalische Reinigungsmethode (Hochtemperatur-Reinigung)

Die Reinigung erfolgt durch den hohen Schmelzpunkt von Graphit und den niedrigen Schmelzpunkt von Verunreinigungen. Die Graphitrohstoffe werden in einem speziellen Hochtemperaturofen auf bis zu 2500-3000 °C erhitzt. Unter dem Schutz von ArgonStickstoff und andere Inertgase, verdampfen Verunreinigungen wie Asche in der Graphitschmelze und entweichen bei hohen Temperaturen. Dadurch kann die Reinheit von Graphit auf mehr als 99,9% erhöht werden. Es eignet sich für die High-End-Elektronik, die Luft- und Raumfahrt und andere Bereiche mit hohen Reinheitsanforderungen an die Herstellung von ultrahochreinem Graphit. Allerdings sind die Anlageninvestitionen für dieses Verfahren sehr hoch, der Energieverbrauch ist hoch und der Produktionsumfang ist relativ klein.

Schlussfolgerung

Die Gewinnung von Graphit umfasst Exploration, Abbau, Aufbereitung und Reinigung. Bestehende Technologien haben ihre eigenen Merkmale und erfüllen unterschiedliche Anforderungen. In Zukunft wird sich die Gewinnungstechnologie in Richtung einer grünen, effizienten und intelligenten Entwicklung entwickeln.

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