1. 研究目的与意义（文献综述）

1目的及意义

1.1石墨

天然石墨矿在自然界中分布较为广泛，可根据石墨结晶程度的不同分为晶质石墨和隐晶质石墨两类。石墨具有典型的叠层结构，晶体结构介于原子晶体、金属晶体和分子晶体之间，是六方或三方晶系的过渡型晶体的自然元素矿物。碳成层排列，各层面的碳原子以sp2杂化轨道形成互成120的三配位平面六角网面。碳原子间距为0.142 1nm，基本结构是ababab层的重复，石墨网面间通过范德华力成键，层间距为0.3354nm。

1.1.1晶质石墨

晶质石墨根据其结晶情况又可具体细分为鳞片状石墨和致密结晶状石墨。鳞片状石墨矿石：主要脉石矿物是石英、云母、长石、透辉石、透闪石和黄铁矿等[11]。根据石墨鳞片鳞片尺寸的大小，可以分为大鳞片和细鳞片。工业上，一般将大于0.150mm的称为大鳞片，小于0.150mm的称为细鳞。鳞片状石墨矿石的特点是品位偏低，一般品味在8～30%之间。鳞片状石墨天然疏水，是天然可浮性最好的矿石之一。

致密结晶状石墨矿石也叫块状石墨矿石，主要由致密结晶石墨和斜长石、石英、透闪石和绿泥石组成。此类石墨结晶明显，晶体肉眼可见，颗粒大于0.1mm，晶体排列杂乱无章，呈致密结晶状构造。这类石墨矿石品位高，通常在60%~65%，有时高达80%~90%以上，然而其可浮性、滑腻性和可塑性不及鳞片石墨。

1.1.2隐晶质石墨

隐晶质石墨矿石为刚灰、灰黑色，块状或土状构造，隐晶质结构。表面呈土状，晶体直径一般＜1μm， 只有在电子显微镜下才能见到晶形，因此也被称为土状石墨、类石墨、无定形石墨。硬度低，相对密度2.09～2.23g/cm3 ，有滑腻感，熔点3850℃， 沸点4250℃，吸热量6.9×107 j/kg。隐晶质石墨品位较高，固定碳含量在60%～80%，少数高达90%以上，比晶质石墨含碳量高得多，但可选性差。自然界纯石墨很少，其中常含有石英、伊利石、高岭石、黄铁矿等矿物。隐晶质石墨结晶程度不高，结晶结构的成熟度也不同，具有结晶完整的、结晶存在缺陷的以 及半石墨结构的组分，实际上是隐晶、微晶、细晶、鳞片晶的混合物，是微晶石墨的集合体。

1.2试验研究目的

石墨是特殊地质作用的产物，也是新兴产业发展的重要原材料，同时也是国防建设所不可或缺的重要原材料。未来天然石墨将越来越被广泛地应用到高新技术领域，成为支撑高新技术发展的重要战略资源。因此，石墨资源能否持续充足稳定供应关乎国家可持续发展。

有学者预测：到2020年中国石墨需求量将达到100万t，是2010年的1.42倍。石墨选矿虽然是是石墨产业的上游作业，但是一套科学合理的选矿流程能够避免造成资源浪费，实现石墨资源利用的最大化。本次试验所用石墨矿样来自内蒙古巴彦淖尔市，初步分析为细鳞片石墨矿。在接下来的试验中，将通过一系列的选矿试验确定提高石墨品位和回收率的选矿方法，得出合理的选矿流程，为企业建厂投产提供指导。

1.3试验研究意义

石墨由于特殊的原子结构而具有耐高温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多良好的工业特性，广泛应用在冶金、机械、化学、电气等众多领域中。在国民经济发展、科技现代化和国防建设中有着重要的战略支撑作用，已被美国及其他许多国家列为国家的战略资源。其深加工产品如高纯石墨、超细石墨、膨胀石墨、石墨烯等更是众多学者争相研究的方向，在这之中由其以石墨烯为最，更是被誉为“21世纪神奇材料”。随着对天然石墨作为战略资源重要性认识深化，企业加大对石墨产业的投入，国家相关部门对天然石墨的资源保护、科学利用十分重视，石墨的重要性不言而喻需求量更是与日俱增。

全球石墨资源分布既广泛又相对集中，据usgs资料显示，2013年全球石墨总储量约1.3亿吨矿物量。巴西、中国、印度和墨西哥的石墨储量合计占全球总储量的92.77%。中国石墨基础储量约占世界的33%，仅次于巴西（约占世界的38%）。巴西新发现的almenara石墨矿为罕见的超大型石墨矿，使其石墨总储量由之前的36万吨增加到近5800万吨，位居世界首位。印度石墨矿储量为1100万吨，墨西哥石墨储量为310万吨。我国的石墨矿产资源非常丰富，主要有晶质石墨和隐晶质石墨两种类型。截至2014年，我国共查明石墨矿产地149处，其中晶质石墨矿床有118处，隐晶质石墨矿有31处。大型晶质石墨矿床主要分布在黑龙江、内蒙、山东、河南、陕西、四川等境内，其中黑龙江和山东石墨矿资源最为集中。大型隐晶质石墨矿床则分布在湖南境内。

近年来，随着对优质石墨资源的开采，大鳞片石墨资源不断减少，为了满足日益增长的石墨需求,对低品质细鳞片石墨资源进行选矿开发利用也十分必要。石墨选矿作为石墨产业的上游作业，其科学化、合理化的进行也保证了资源在有限的情况下能够充分的开发利用。

1.4国内外研究现状

石墨的选矿方法主要有浮选、重选、电选等。目前国内常用的方法是浮选,浮选处理后可得固定碳含量为90%～97%的石墨精矿,如果要继续提高石墨的固定碳含量,则需采用其他提纯方法。对于晶质石墨，由于石墨鳞片的大小是其最重要的质量指标之一，因此在选别方法上采用多段磨矿、多次选别的工艺以便尽早选出大鳞片石墨。而由于鳞片石墨资源不断减少，石墨资源趋向贫化，为了强化和改善浮选,产生了很多新型浮选工艺,如超声强化浮选工艺、快速浮选工艺、无捕收剂浮选工艺等。对于隐晶质石墨，石墨颗粒常常嵌布在粘土中，分离很困难。由于原矿品位高(一般含碳60%～80%)，因此许多石墨矿山将采出的矿石直接进行粉碎加工，出售石墨粉产品。部分固定碳含量较低的矿石也采用浮选、化学提纯等方法进行处理。

1.4.1保护大鳞片工艺研究现状

大鳞片较细鳞片石墨具有更大的价值，同样品位下，大鳞片石墨价格是细鳞片的数十倍，且部分由大鳞片石墨制得的工业产品很难或几乎不能用细鳞片石墨，鳞片一旦被破坏就无法恢复，而细鳞片通过大鳞片破碎即可得到。所以保护大鳞片是十分有意义的。袁慧珍从磨矿入手，筒棒介质在石墨的磨矿中对保护大鳞片效果优于其他介质，不过磨矿效率要低于其他介质；宋广业从鳞片石墨的破磨特性出发进行研究，结果发现沿石墨结晶层面旋加碾磨力的盘磨机、碾磨机等能较好地适应鳞片石墨的层状结晶特性，起到保护大鳞片的作用；刘文质用新型的立式磨机进行工业试验，研究发现其能作为一种高碳石墨选矿新设备提高大鳞片保护率。

2. 研究的基本内容与方案

2基本内容和技术方案

2.1试验研究的基本内容

石墨是碳元素的结晶矿物之一，其特殊的原子结构使其化学性质稳定、耐高温、抗热震，并且具有较高的强度和良好的韧性、导热导电性、润滑性、及可塑性等优良的工业性能，因此石墨在工业中的应用十分广泛，是传统工业和战略性新兴产业所必需的矿物原料。本课题以内蒙古巴彦淖尔石墨矿为原料从中选取石墨，力求提高石墨的回收率和精矿品位，得到一套合理的选矿流程。

完成的主要任务及要求：

1.了解国内外石墨选矿的研究现状。

2.了解石墨矿矿床性质、特点及石墨的用途，以及传统的石墨矿选矿工艺流程，根据该石墨矿样的矿物组成特点，确定提高石墨品位和回收率的选矿方法。

3. 研究计划与安排

2月17日～3月 1 日 查阅资料、完成开题报告；
3月 1 日～5月20日 实验阶段，完成试验研究；
5月21日～5月31日 撰写论文；
6月01日～6月11日 论文初审和答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李士贤．石墨[m]．北京：化学工业出版社1991

[2] 王淀佐等著．矿产资源综合利用手册[m]．北京：科学出版社2002

[3] 朱玉霜等著．浮选药剂的化学原理[m]．中南工业出版社1996