Come si estrae la grafite?

La grafite è un minerale non metallico fondamentale, che possiede eccellenti proprietà come la conducibilità elettrica e la lubricità. Può essere ampiamente utilizzata nelle batterie, nell'industria aerospaziale e in altri settori. Tuttavia, grafite naturale richiede un'estrazione complessa e la comprensione del suo processo è importante per l'utilizzo delle risorse e lo sviluppo industriale.

Preparativi prima dell'estrazione

Tecniche di esplorazione geologica

La tecnica dell'esplorazione geologica è molto importante nella ricerca dei giacimenti di grafite e la base è la mappatura geologica. Osservando e misurando le rocce superficiali, gli strati e altri elementi per disegnare mappe, delineare la possibile area di mineralizzazione. L'esplorazione geofisica comprende il metodo della resistività e quello della polarizzazione indotta. Il primo utilizza la differenza di resistività tra la grafite e la roccia circostante per trovare il minerale. Mentre il secondo utilizza l'effetto di polarizzazione della grafite nel campo elettrico per identificare il corpo minerario. L'esplorazione geochimica viene utilizzata per individuare i depositi di grafite analizzando il suolo e altri elementi del campione.

Analisi delle proprietà dei minerali

Dopo aver determinato la posizione del minerale di grafite, è necessario analizzare ulteriormente le proprietà del minerale. Per prima cosa è necessario effettuare un'analisi della composizione chimica per comprendere il contenuto di grafite e gli elementi ad essa associati. Poiché ci sono molte impurità contenenti zolfo e ferro, è necessario considerare il metodo di rimozione delle impurità. Quindi analizzare la composizione minerale e chiarire la simbiosi e la distribuzione dei minerali di grafite e quarzo. Inoltre, analizzare le proprietà fisiche come la durezza e la densità per fornire una base per i processi successivi.

Metodi di estrazione della grafite

Estrazione a cielo aperto

Questo metodo può essere utilizzato quando il giacimento di grafite è poco profondo e il corpo minerale è grande e concentrato. Nella fase iniziale, è necessario effettuare i lavori di preparazione del sito. Ad esempio, la rimozione della vegetazione, del topsoil e della regolite, la costruzione di strade di trasporto e di sistemi di drenaggio. Successivamente, per lo scavo si utilizzano pale elettriche, escavatori idraulici e altre grandi attrezzature. Durante l'estrazione, in base a una certa altezza di gradini, dall'alto verso il basso, si procede alla stratificazione. Il minerale estratto viene consegnato direttamente al concentratore tramite camion o nastro trasportatore.

L'estrazione a cielo aperto ha un basso costo, un'alta efficienza, un tasso di perdita di minerale e un tasso di diluizione relativamente bassi, quindi è favorevole all'estrazione su larga scala. Ma presenta anche ovvi svantaggi, come l'alterazione dell'ambiente di superficie e l'occupazione di molto terreno. È inoltre soggetta alle condizioni climatiche e il maltempo influisce sull'andamento dell'attività estrattiva.

Miniere sotterranee

L'estrazione sotterranea riguarda i minerali di grafite profondamente interrati. Prima di tutto, dobbiamo realizzare progetti di sviluppo, scavare pozzi, pozzi inclinati, cunicoli e altri canali. E costruire un perfetto sistema di trasporto, ventilazione, drenaggio e alimentazione. Quindi selezionare il metodo di estrazione in base alle condizioni di presenza e alla forma del corpo minerario. Quando il corpo minerario è sottile e il tetto è stabile, di solito si utilizza il metodo di estrazione a pilastri a camera. Se il corpo minerario è spesso e la stabilità del minerale è scarsa, si sceglie il metodo di speleologia su livelli. Questo metodo divide il corpo minerario in base alla sua altezza e lo estrae dall'alto verso il basso. Sebbene l'estrazione sotterranea possa sfruttare risorse profonde, ha costi elevati, tecnologie complicate, rischi per la sicurezza e un alto tasso di perdita di minerale.

Processi di estrazione della grafite

Metodo di flottazione

Principi di base

Questo metodo si basa sulle differenze tra le proprietà fisiche e chimiche delle superfici dei minerali. La grafite è naturalmente idrofoba, mentre la maggior parte dei minerali di ganga è idrofila. Durante la flottazione, l'aggiunta di un collettore alla polpa di cellulosa, lo farà adsorbire selettivamente sulla superficie della grafite, rafforzandone l'idrofobicità. Allo stesso tempo, l'aggiunta di un agente schiumogeno produce bolle stabili. Le particelle di grafite idrofobe attaccate alle bolle galleggiano sulla superficie della pasta per formare uno strato di schiuma. I minerali di ganga idrofili rimangono nella pasta per ottenere la separazione.

Flusso di processo

In primo luogo, rompere e macinare il minerale di grafite estratto per rendere le dimensioni delle particelle conformi ai requisiti di dissociazione dei monomeri. In generale, la maglia -200 rappresenta 60%-80%. Quindi mettere la pasta macinata nel serbatoio di miscelazione, aggiungere acqua, collettore e agente schiumogeno per mescolare completamente. In modo che l'agente e il minerale funzionino completamente. Quindi inserire la pasta nella macchina di flottazione, aerata e agitata per produrre bolle e completare la separazione per flottazione. Infine, selezionare più volte il prodotto schiumoso per migliorare il grado del concentrato di grafite e ottenere prodotti qualificati.

Fattori d'influenza

La granulometria della macinazione è importante, una grafite troppo grossolana e la dissociazione della ganga non sono sufficienti, con un basso grado di concentrato. Una granularità eccessiva della macinazione porta a una macinazione eccessiva, aumenta il consumo energetico e farmaceutico e influisce sull'indice di flottazione. Il tipo e il dosaggio del collettore influenzano il recupero e il grado di grafite. La quantità di agente schiumogeno influisce sulla dimensione e sulla stabilità delle bolle. Inoltre, anche la concentrazione della pasta, il tempo di flottazione e la temperatura influiscono sull'effetto di flottazione. È necessario ottimizzarli attraverso test e prove.

Metodo di purificazione chimica

Metodo acido-base

Si utilizza la reazione di acido e base con le impurità per dissolvere le impurità e purificare la grafite. Si mescola il concentrato di grafite con una certa concentrazione di acido cloridrico e acido fluoridrico, agitando la reazione a una temperatura specifica. L'acido cloridrico scioglie le impurità degli ossidi metallici e l'acido fluoridrico rimuove le impurità silicee. Dopo la reazione, si filtra e si lava, quindi si neutralizza l'acido residuo con idrossido di sodio e si rimuovono alcune impurità. Dopo diversi lavaggi, è possibile ottenere grafite con una purezza superiore a 99%. Tuttavia, il consumo di acido e di base di questo metodo è elevato. Inoltre, le acque reflue prodotte da questo metodo inquinano l'ambiente e devono essere trattate rigorosamente.

Clorazione Metodo di arrostimento

Calcinare la grafite ad alta temperatura mescolandola con agenti cloranti come il cloruro di calcio e il cloruro di sodio. Durante la torrefazione, le impurità della grafite reagiscono con gli agenti cloranti per formare cloruri gassosi o volatili, in modo da separarsi dalla grafite. Ad esempio, le impurità di ferro e alluminio si volatilizzano in cloruri. Questo metodo ha un basso consumo energetico, un'elevata efficienza di purificazione e può rimuovere efficacemente molte impurità. Tuttavia, produce gas di cloruro tossico e corrode gravemente l'apparecchiatura. Pertanto, è necessario che l'impianto sia dotato di un perfetto trattamento dei gas di scarico e di misure anticorrosione.

Metodo di purificazione fisica (purificazione ad alta temperatura)

La purificazione avviene sfruttando l'elevato punto di fusione della grafite e il basso punto di fusione delle impurità. Mettere le materie prime di grafite in uno speciale forno ad alta temperatura, riscaldando fino a 2500-3000℃. Sotto la protezione di argonL'azoto e altri gas inerti, le impurità come le ceneri presenti nella grafite fusa, vaporizzano e fuoriescono ad alte temperature. Ciò consente di aumentare la purezza della grafite fino a oltre il 99,9%. Questo metodo è adatto all'elettronica di fascia alta, al settore aerospaziale e ad altri settori con requisiti di purezza elevati per la produzione di grafite ad altissima purezza. Tuttavia, l'investimento in attrezzature di questo metodo è enorme, il consumo energetico è elevato e la scala di produzione è relativamente piccola.

Conclusione

L'estrazione della grafite comprende l'esplorazione, l'estrazione mineraria, il trattamento e la purificazione. Le tecnologie esistenti hanno caratteristiche proprie e rispondono a esigenze diverse. In futuro, la tecnologia di estrazione si evolverà verso uno sviluppo verde, efficiente e intelligente.

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