一、现状与问题
我国晶质石墨的原矿品位为2.13-15％，从原料到中碳石墨的选矿手段主要为浮选，手段单一，含碳量可达到87-95％，存在选矿药剂成本较高，环保和尾矿大量处理和排放问题。
从中碳到高碳(固定碳99％)，及进一步到高纯(含C 大干99.9％)的技术路线主要是化学处理法(氢氧化钠高温熔融法，氢氟酸溶出法，混酸法等)，存在环境污染(特别是氢氟酸法除硅有效，但环保问题严重)，成本高等问题。
天然石墨的提纯，长期以来采用化学提纯方法，传统的酸碱法，即用碱法，即用碱熔清除酸性氧化物(等)及用酸液清除碱性氧化物杂质，对鳞片石墨一般可达到99.9％，能满足大多数新材料的要求。
近来，出现了两酸法甚至直接用氢氟酸处理的方法。化学法由于环保的门槛太低，一般投资较少。但耗水量很大，而且水污染对环境的影响很大，特别是大量使用氢氟酸造成的氟污染，隐患无穷。氢氟酸法不仅环境污染严重，而且还损伤石墨结构，氢氟酸提纯的石墨制备有柔性石墨。板带材发脆，柔性大大降低。微晶石墨由于成矿条件造成结构上杂质十分弥散，浮选很难，酸碱法提纯一般只能达到94%以下，进一步纯化需要多次操作，经济上成本太高。总体上，化学法提纯不宜提倡，特别对氢氟酸的使用更应严格限制。
近来发展的高温提纯方法。是引用人工制备核石墨的高温提纯技术。其原理是在足够高的温度下，杂质会气化逸出，石墨因其出色的耐高温性而保留，从而达到提纯，通常要2800℃以上的高温。目前国内已经将此项技术用于天然石墨提纯。提纯天然石墨用于锂离子电池负极材料，纯度也可达到99.99％以上。这些设备提纯天然石墨电耗偏大，如石墨化炉提纯天然石墨电耗达12000-18000W·h/t 成本高。
二、石墨磁电选矿提纯技术
中国地质科学院矿产资源研究所(原矿床所)于1997-2000 年承担科技部国家攻关项目“光纤超纯石英提纯工艺研究”，己通过评审验收，专家评审委员会评审意见为：“专题组作了大量开创性研究，完成了石英提纯到99.99％，总杂质含量<40ppm 的技术指标，达到了合同要求。尤其是该项目研究开发的两项技术（射频介电选矿技术及稀土永磁强磁选矿技术)的应用，为专题研究成果提供了成功的保证。两项技术指标均达到国际先进水平。”
在本项目合同实施效果报告中提出：“本专题重点解决了：射频介电分离提纯和稀土永磁强磁选分离提纯技术两个关键技术，其中矿物射频介电分离技术系国家发明专利，先后获国家发明奖(三等)和地质矿产部科技成果奖(二等)。稀土永磁强磁选矿技术其磁场强度指标居国际领先水平，现已达到2.8T-3.0T，通过专题实施进一步促进了上述两项技术的应用和开发，发展了射频介电选矿实验室，专题完成后己建立试验中试和工业化生产基地（永磁超强磁试验基地）。”
利用上述两项技术， 对石墨选矿提纯进行了实验室试验， 采用标号LZ150-83(含C 量83‰，150um)LZl00-93(100um，93%品位)，进行上述磁电分离，可获得品味大于99%高碳石墨。对黑龙江林口石墨矿的磁电选矿试验可从中碳（C：89%）提高到品位达到99.7%的高碳石墨。射频介电提纯的主要成果是利用了10KHz-30MHz 射频辐射场。
近年来北京中地科矿物材料研究发展中心针对射频辐射场的微波段（915MHZ、2450MHz)进行了石墨矿处理调研和初步试验。获得了一系列新认识：(1)石墨对微波场具有透明性，在微波场加热过程中，石墨与其显微包体、连生体、层间杂质或与C 类质同相交代的其它杂质元素存在明显升温差别性，石墨在短时间内进行微波加热，使其与不同组分因热应力(膨胀系数)不同在晶格间产生应力，导致晶粒间边界出现裂纹或断裂。促进石墨与显微杂质的有效裂解，可为射频电选和永磁强磁选进一步提纯石墨（至大于99.9％以上高纯石墨）提供了可行性。
另一方面，高温微波加热煅烧可有效再次提纯石墨，在采用固氯还原除杂条件下有望实现99.99％以上的高纯石墨，待进一步开展中试和扩大试验。微波用于矿物材料的优点是加热速度快、效率高、反应温度低。降低烧结或熔炼温度达300～500℃以上，升温速度高，可达50-100℃／分，缩短反应时间可达50％以上降低生产成本，绿色环保，降低能耗，可达40-50%以上。
三、鳞片石墨的选矿综合利用
我国鳞片石墨选矿主要是浮选法，单一浮选石墨，尚未有效综合利用，并存在大量尾矿坝堆放及药剂环保问题。鳞片石墨选矿综合利用的主要问题是有效提取石墨矿石中除石墨单矿物外其它有工业应用价值的杂质矿物，其次是达到工业应用品位的有用杂质工业矿物的深加工及其应用。同时解决环保及尾矿坝堆放问题。
1、矿石性质及矿物组分
南墅石墨矿物主要杂质矿物有方解石、绿泥石、透闪石、斜长石、石榴石、高岭土、绢方母及黄铁矿、金红石等。兴和石墨矿主要杂质矿物为斜长石、石英、墨云母、高岭土等。柳毛石墨矿主要杂质矿物为斜长石、石英、透闪石、石榴石、正长石、白云母、绿泥石及黄铁矿、褐铁矿、斑铜矿等。
黑龙江林口石墨矿杂质矿场主要有石英、白云母、辉石、蛇纹石及磁黄铁矿等。大同石墨矿的主要杂质矿物有长石、石英、黑云母、含钛矿物（TiO2 1.5%）等。
表1 为鳞片状晶质石墨矿石分类；表2 鳞片状晶质石墨矿石化学成分%。
2、选矿综合利用方案
按鳞片石墨杂质矿物的物性差别，主要是磁性（比磁化系数），比重（密度），电性（导电率，介电常数）矿物表面性质（可浮性）等差别，确定分选方案，磁选可有效将强磁性、中磁性、弱磁性矿物和无磁性石墨、石英、长石等分选开。在上述各种杂质矿物中，磁性铁矿少量（例如磁黄铁矿），其次赤褐铁矿有中等磁性，黄铁矿、黄铜矿，斑铜矿等有弱磁性，非金属矿中黑云母具有中等磁性在强磁场中，可有效提出。其次闪石、辉石、绿泥石、蛇纹石也有弱磁性，可按高梯度磁选提出，在大于2.2～3.0T 强磁场中可有效分选出白云母、绢云母等有用工业矿场。
按矿物电性差别可有效将石墨与无磁性脉石矿物长石、石英、方解石、高岭土等分离。
按矿物比重（密度）差别可有效将金属杂质矿物分出。按浮选可有效分离无磁性矿物长石和石英。
石墨伴生矿物可能有工业应用价值的工业矿物包括：黑云母、白云母（是石墨伴生的主要层状硅酸盐矿物）、钛矿（金红石、钛铁矿）。磁性铁矿、长石、石英等。综合利用包括尾矿制作微晶玻璃等应用。
3、已有初步成果
（1）2012-2013 年，受牡丹江中天投公司委托对林口石墨矿进行了选矿提纯试验，获得的成果主要是：
①采用干式永磁强磁分选技术（场强大于2.2T，可达到2.8-3.0T）处于含碳量达89%的中碳石墨，有效去除弱磁性杂质矿物。采用射频介电选矿技术有效去除非金属杂质矿物，获固定碳99.7%的高碳石墨产品。
②确立了微波固氯除尘的试验方案试制了12KW 实验室微波高温炉，待进一步实现品位达99.99%以上的目标。
③为该公司提出了石墨矿综合利用开发方案，重点是干式永磁强磁（2.8-3.0T）抛尾方案，仅留下石墨、石英、长石。
（2）2013 年受中国黄金集团委托对大同大鳞片石墨矿进行了原矿永磁强磁（2.8-3.0T）选矿抛尾试验工作，可有效拋尾（磁性尾矿）达40%，被选出的弱磁尾矿包括工业矿物黑云母、铁矿，特别是钛矿（原矿含TiO21.5%如确定是金红石，富集后的尾矿达到并超过TiO2＞2 的金红石工业矿床标准。）有重要工业综合利用价值的前景。同时由于减少40%尾矿坝带来的节能，环保的经济效益也富有前景。
(北京中地科矿物材料研究发展中心 北京丰石金红磁电科技有限公司)
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