JPH0350110A - 黒鉛の高純度化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、天然黒鉛や製鉄工程で生成するキッシュグラ
ファイト等の黒鉛をより高純度に精製する方法に関する
ものである。

［従来の技術］ 高炉から出銑される溶銑中には大量の炭素が溶解されて
おり、溶銑温度の低下に伴なって過飽和炭素が晶出浮上
してくる。こうして晶出した炭素はキッシュグラファイ
トと呼ばれており、特に鋳物用銑の製造工程においては
珪素の積極的添加がなされるため炭素の溶解度が低下し
てより多量のキッシュグラファイトが発生する。上記キ
ッシュグラファイトは２０〜６０％程度の黒鉛を含み、
不純物としては酸化鉄が主流を占め、その他、酸化カル
シウム、アルミナ、シリカ等の酸化物も少量含まれてい
る。

こうしたキッシュグラファイトは従来主に燃料用炭材と
して利用されていたが、不純物を効果的に除去して黒鉛
を高純度で回収することができれば、天然黒鉛に代替し
得る新しい素材が提供されることになる。

一方鉱石として天然に産出する天然黒鉛は、５〜２０％
程度の灰分を含んでいるが、耐酸化性、高温での耐アル
カリ性、耐熱性等が優れているので、るつぼ等の各種の
耐火物の原料として多量に使用されている。また精製し
て灰分を１％程度にした黒鉛は、潤滑性、電導性、伝熱
性が優れており、これらの性質を利用してカーボンブラ
シや機械用炭素製品等の摺動部材の原料として利用され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した様な耐火物の原料としては純度８０％以上の黒
鉛であってもその性能を十分に発揮させることができる
のであるが、原子炉用材料等の原料としては上記程度の
純度の黒鉛では不十分であり、この様な材料には純度９
９．９％以上の高純度黒鉛が必要である。

天然黒鉛やキッシュグラファイトの精製法としては、こ
れまで種々提案されており、黒鉛純度９５〜９８％位ま
で精製する程度であれば、分級や浮遊遷鉱等の手段を適
宜組合わせることによって比較的容易になされ得る。

しかしながら純度９９．９％以上の黒鉛を得るには上記
方法では尚不十分であり、この様な場合には上記工程に
加え更に次に示す様な工程が必要となる。即ち黒鉛の高
純度化に当たっては、酸化鉄等の不純物を除いて黒鉛を
純度９５％程度にまで予備精製した後、塩酸、カセイソ
ーダおよび弗酸等による薬品洗浄を施して９９〜９９．
９％純度程度まで高め、更に約２０００℃に加熱した電
気炉に入れ、塩素や弗素等を徐々に吹き込んで残存不純
物の主成分であるシリカ等と反応させてこれを揮発性の
ハロゲン化物として除去し、純度９９．９％以上の黒鉛
を得ている。しかしながらこの様な方法であると、高温
に耐える高価で特殊な電気炉を使用する必要があると共
に長時間を要し、製造コストが高くなる。

本発明はこうした技術的課題を解決する為になされたも
のであって、その目的は、電気炉等の高価で特殊な装置
を必要とせず、比較的簡単な工程によって短時間で黒鉛
を純度９９．９％以上に精製することのできる方法を提
供することにある。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成し得た本発明とは、黒鉛を高純度化する
に当たり、純度９５％以上の黒鉛に対して一方側からの
瞬間的外力によって該黒鉛を粒径３０μｍ以下に解砕し
た後、濃度１０〜７０％の弗酸に浸漬し、その後水洗、
乾燥する点に要旨を有する黒鉛の高純度化法である。

［作用］ 本発明者らは、低純度の黒鉛から簡単な手段によって純
度９９．９％以上の高純度黒鉛を回収することのできる
手段を探究する目的で、まず従来方法における粉砕工程
について検討を加えた。その結果判明したところによれ
ば、ローラミルやボールミル等による粉砕の場合は、対
向する２方向からの押圧力によって粗黒鉛を押しつぶす
ことになり、見掛は上は微細な小片まで粉砕されていて
もミクロ的には不純物を黒鉛の中に押し込む様に埋没さ
せている状態で粉砕されているものであることが分かっ
た。従って次工程の薬剤洗浄における分離効率が悪くな
るものと考えられた。

そこで本発明者らは、黒鉛を高純度に回収するためには
、まず黒鉛と不純物が埋没し合わない様な状態に効率よ
く引きはがすことが必要であると考え、その為の引きは
がし乃至解離手段について更に検討を重ねた。

その結果、黒鉛と不純物を機械的に確実に引きはがし、
または解離するには、高速回転羽根による破砕または粒
子の衝突による衝撃力を利用したジェットミル粉砕（以
下従来の粉砕と区別する為にこれらの手段による分離を
解砕と呼ぶ）、或は超音波等に基づく電磁波エネルギー
の衝突等による解砕を行なうのが最適であることを見出
した。

即ちこれらの手段によると、一方向からの瞬間的外力に
よって黒鉛を解砕できるので、黒鉛と不純物のかみ込み
に基づく埋没し合いどいった不都合な現象を生じずに両
者を効率よく解離できる。尚上記解砕は湿式条件および
乾燥条件の如何を問わない。

通常の方法で黒鉛を純度９５％以上に精製した場合、残
存する不純物は珪素化合物が主体であると考えられる。

上記解砕によって黒鉛と不純物を効率よく解離できれば
、不純物の主成分が珪素化合物であることから、この化
合物と反応する弗酸を用いることによって不純物のほと
んどを取除くことができる。

本発明者らが実験によって確認したところによれば、純
度９５％以上の黒鉛に対して上記解砕を行なって粒径を
３０μｍ以下に解砕した後弗酸に浸漬し、その後水洗、
乾燥すれば純度９９．９％以上の高純度黒鉛が得られる
ことが分かった。

本発明は比較的簡単な方法によって高純度の黒鉛を得る
ことを趣旨とするものであるが、その目的を達成する為
には対象どする黒鉛の純度は少なくとも９５％は必要で
あり、これより低純度では本発明の目的は達成されない
。但し、対象とする黒鉛の純度を更に９８〜９９％程度
にまで高めておくことは有効であり、これによって精製
効率をより高めることができる。また弗酸によって不純
物を効率よく除去する為には、解砕後の黒鉛の粒径は３
０μｍ以下にする必要があるが、更に高効率に不純物を
除去するという観点からすれば、解砕後の黒鉛の粒径は
１０μｍ以下にするのが好ましい。

ちなみに本発明者らの実験によれば、純度９８％以上と
した黒鉛を、粒径が１０μｍ以下となるまで解砕した後
、弗酸に浸漬し、その後水洗、乾燥して得られた黒鉛は
純度が９９．９９％以上のものであった（後記実施例参
照）。

尚本発明で用いる弗酸は珪素化合物を溶解する必要があ
るので、濃度は１０％以上であることが必要であるが、
弗酸は腐食性の強い劇薬であるから、安全性や作業環境
等を考慮すれば７０％以下のものを使用すべきである。

また弗酸の本発明における作用や安全性等を総合的に考
慮すると、用いる弗酸等の濃度は４０〜５５％程度が好
ましい。

黒鉛を浸漬するときの弗酸の温度および浸漬時間につい
ては濃度によっても作用が異なり特に限定するものでは
ないが、常温若しくは８０℃以下の加温下で少なくとも
３０分以上、好ましくは２時間以上浸漬すればよい。

以下本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下
記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・
後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発明
の技術的範囲に含まれるものである。

［実施例］ 実施例１ 第１表に示す性状に予備精製した天然黒鉛を・、ジェッ
トミル（ホソカヮミクロン社製）によって平均粒径が７
μｍとなるまで解砕した後、５０％濃度の弗酸に３時間
浸漬し、その後水洗、乾燥した。このとき回収された黒
鉛の品位は第２表に示す通りであり、高純度の黒鉛が得
られていた。

第１表 処理前の天然黒鉛の性状 第２表 処理後の天然黒鉛の品位 実施例２ 第３表に示す性状に予備処理したキッシュグラファイト
を、高速回転羽根付解砕機（ヘンシェルミキサー：三井
三池化工機域株式会社製）によって平均粒径が２０μｍ
となるまで解砕した後、５５％濃度の弗酸に２時間浸漬
し、その後水洗、乾燥した。このとき回収された黒鉛の
品位は第４表の通りであり、高純度の黒鉛が得られてい
た。

第３表 郊理前のキッシュグラフアイ トの性状 第４表 処理後のキッシュグラフアイ トの品位 比較例１ 前記第１表に示した性状の天然黒鉛を、通常のボールミ
ルで平均粒径７μｍとなるまで粉砕した後、５０％濃度
の弗酸に３時間浸漬し、その後水洗、乾燥した。このと
き回収された黒鉛の品位は第５表に示す通りであり、純
度９９．６％の黒鉛しか得られていなかった。

第５表　従来法で処理した天然黒鉛の品位［発明の効果
］ 以上述べた如く本発明によれば、宣気炉の様な高価で特
殊な装置を必要とせず、比較的簡単な工程によって黒鉛
を純度９９．９％以上に精製することができた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 黒鉛を高純度化するに当たり、純度９５％以上の黒鉛に
   対して一方側からの瞬間的外力によって該黒鉛を粒径３
   ０μｍ以下に解砕した後、濃度１０〜７０％の弗酸に浸
   漬し、その後水洗、乾燥することを特徴とする黒鉛の高
   純度化法。