يلعب الجرافيت ، إلى جانب دوره التقليدي في أقلام الرصاص ، دورا محوريا في علم المعادن والحران وصناعة البطاريات ، خاصة في بطاريات الليثيوم. مع ازدهار صناعة السيارات الكهربائية الجديدة للطاقة ، تصبح ضرورة فهم معالجة خام الجرافيت واضحة بشكل متزايد. يتوقع البنك الدولي زيادة بنسبة 500 في المائة تقريبا في الطلب على الجرافيت بحلول عام 2050 لتلبية المتطلبات المتزايدة لتقنيات الطاقة النظيفة. وقد حفزت هذه الزيادة في الطلب منتجي الجرافيت على إعطاء الأولوية لمعالجة خام الجرافيت.
تتطلب الأنواع المختلفة من خامات الجرافيت جداول سير معالجة متميزة. الجرافيت الطبيعي ، المصنف على أساس قطر الكريستال ، يتضمن عادة:
1. الجرافيت غير المتبلور (بقطر بلوري أقل من 1 ميكرومتر).
2. الجرافيت البلوري (بقطر بلوري يتجاوز 1 ميكرومتر) ، وغالبا ما يشار إليه باسم تقشر الجرافيت ، ويصنف كذلك إلى تقشر الجرافيت الكبير (بقطر بلوري يزيد عن 147 ميكرومتر) وجرافيت صغير (بقطر بلوري أقل من 147 ميكرومتر).
يشكل خام الجرافيت غير المتبلور ، الذي يتميز بدرجة عالية (يحتوي عادة على 60٪ إلى 80٪ كربون) ، تحديات بسبب جزيئات خام الجرافيت الصغيرة للغاية التي غالبا ما تكون مدمجة في الطين ، مما يجعل فصل التعويم غير عملي. وبالتالي ، فإن العديد من مناجم الجرافيت تختار سحق وطحن الخام الخام المستخرج مباشرة لبيع منتجات مسحوق الجرافيت. يستلزم مسار المعالجة التقليدي سحق خام الجرافيت الخام والتجفيف والطحن والتصنيف والتعبئة.
من ناحية أخرى ، فإن خام الجرافيت المتقشر ، الذي يستفيد من خصائص التعويم الجيدة ، يفسح المجال جيدا لتعويم الرغوة ، مما يجعله طريقة إثراء فعالة. يتطلب الجرافيت الكبير ، الذي يتميز بخصائصه الممتازة وتطبيقاته الواسعة ، حماية السطح من التلف أثناء المعالجة والفصل في الوقت المناسب. وبالتالي ، يتم استخدام نهج طحن متعدد المراحل وتعويم متعدد المراحل لمعالجة رقائق الجرافيت.
يشمل سحق خام الجرافيت:
1. تغذية الخام الخام بأحجام الجسيمات 300 ~ 500 مم.
2. إنتاج أحجام جسيمات المنتج النهائي من 10 ~ 20mm. تتضمن معالجة الجرافيت عدة مراحل لاستخراج خام الجرافيت وصقله لمختلف التطبيقات الصناعية ، خاصة في سوق بطاريات الليثيوم أيون المزدهر. فيما يلي تفصيل للعملية:
سحق الجرافيت:
- عادة ما ينطوي على عملية تكسير الدائرة المفتوحة على مرحلتين أو ثلاث مراحل.
- يتم التكسير الأولي باستخدام كسارة فكية ، يليه التكسير النهائي باستخدام كسارة مخروطية أو كسارة مطرقة.
طحن الجرافيت:
- عملية الطحن والتعويم متعددة المراحل نموذجية ، مع 2-7 مراحل طحن و 2-10 مراحل تعويم.
- تشمل المعدات مطاحن قضبان أو مطاحن كروية من النوع الشبكي للطحن الخشن ومطاحن كروية من النوع الزائد لإعادة الطحن.
- يتم الطحن والتصنيف الخشن في دائرة مغلقة ، بينما تعمل مراحل إعادة الطحن والتعويم في دائرة مفتوحة.
- يتم فصل رقائق الجرافيت الكبيرة عالية الجودة باستخدام المصنفات أثناء عملية الطحن.
فصل تعويم الجرافيت:
- يشيع استخدام المجمعات مثل الكيروسين والديزل.
- عوامل الرغوة مثل زيت 2 # هي خيارات شائعة.
- تضاف منظمات مثل الجير لقمع البايرايت ، ومثبطات مثل كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم أو زجاج الماء تمنع معادن الشوائب.
- تستخدم آلات أو أعمدة تعويم متخصصة لتعويم خام الجرافيت.
تنقية الجرافيت:
- يحتوي تركيز الجرافيت الذي يتم الحصول عليه بعد التعويم عادة على 90-97٪ كربون ثابت.
- هناك حاجة إلى مزيد من التنقية للجرافيت عالي النقاء ، بما في ذلك طرق مثل المعالجة بدرجة حرارة عالية ، أو التكرير الحراري ، أو ترشيح حمض الهيدروفلوريك ، أو ترشيح الأحماض المختلطة.
- المعالجة بدرجة حرارة عالية هي الطريقة المفضلة ، القادرة على تنقية الجرافيت إلى نقاء يزيد عن 97-99٪.
استنتاج:
- يستعد سوق الجرافيت ، وخاصة رقائق الجرافيت لبطاريات الليثيوم أيون ، لنمو كبير مع ارتفاع الطلب على السيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية.
- يعد تحسين عملية معالجة خام الجرافيت أمرا بالغ الأهمية للمستثمرين للاستفادة من فرص السوق وتعزيز إنتاج وجودة منتجات الجرافيت.