技术领域
本发明属于石墨提纯技术领域，具体涉及一种对天然石墨进行高纯度提纯
的方法及装置。
背景技术：
石墨是一种结晶形碳，六方晶系，为铁墨色至深灰色。其化学性质不活泼，
耐腐蚀，与酸、碱等不易反应。因其具有的二维结构和导电、导热、润滑、耐
高温、化学性能稳定等特点，使其广泛应用于冶金、机械、化工等领域。石墨
成分纯净者极少，往往含各种杂质。而随着技术的不断发展，需要进一步提高
石墨的纯度。
目前，石墨提纯主要包括化学提纯和物理提纯两种方法。其中，化学提纯
包括酸碱法、氢氟酸法与氯化焙烧法。化学提纯是利用石墨耐酸、碱、抗腐蚀
的性质，用酸、碱处理石墨精矿，使杂质溶解，然后洗涤掉，提高精矿品位。
化学提纯可获品位为99％的高碳石墨。化学提纯有多种方法，国内应用最广的
是氢氧化钠高温熔融法。这种，工艺虽较先进，但也存在耗水量大、石墨流失
多，生产率较低，耗碱量大，且排放的废液污染环境等不足。
物理提纯即高温提纯，利用石墨耐高温的性质，将其置于电炉中，隔绝空
气加热，使灰分(即杂质)挥发掉，从而提高精矿品位。高温提纯一般可获品位
为99.9％的高纯石墨，而这个纯度已经远远不能满足高精尖行业的需求，这就
急需提高工艺手段以获得更高纯度的石墨。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中，石墨提纯装置装配复杂，提纯效果
不佳的问题，进而提供一种装置耗能低、升温迅速并且提纯效果好的提纯石墨
的方法及其装置。
本发明的技术方案是：一种提纯石墨的装置，包括石墨进料口1、进料管
2、电阻炉3、炉体4、抽真空孔5、出气孔6、第一冷却室7、惰性气体注入
泵8、第二冷却室9、出料口10、等离子体喷枪12、出料管14；
其中，石墨进料口1与进料管2的一端相连，电阻炉3设于进料管2的管
壁外侧，进料管2另一端与炉体4顶部相连接，炉体4的一侧壁开有一抽真空
孔5，抽真空孔5与真空泵连接，炉体4的另一侧开有与第一冷却室7相连通
的出气孔6，炉体4在侧壁上还设有一惰性气体注入泵8，惰性气体注入泵8
位于第一冷却室7的下方，炉体4底部设有第二冷却室9，第二冷却室9与炉
体4的内腔通过出料管14相连通，等离子体喷枪12设置在炉体4上，等离子
体喷枪12的喷口与炉体4的内腔相通。
进一步地，进料管2内部设有进料螺杆21，出料管14内设有输送螺杆11。
进一步地，第一冷却室7和第二冷却室9外均设有冷水管。
本发明还涉及一种利用上述装置提纯石墨的的方法，包括如下步骤：
1)将石墨原料通过石墨进料口1放入进料管2中，关闭炉体4上所有的
阀门使其处于密闭状态，将真空泵连接到抽真空孔5处，将炉体4内抽成真
空状态，然后从惰性气体注入泵8处通入保护气体，使炉体4内压力恢复到大
气压力；
2)打开电阻炉3使其温度升高到1000℃至2000℃，以加热进料管2中的
石墨原料，转动进料螺杆21并打开出气孔6处的抽气泵，同时等离子体喷枪
12点火，使石墨受热后产生的气体进入第一冷却室7中冷却，而石墨固体落
入炉体4内，再通过过高温等离子体焰流，落入第二冷却室9的底部；
3)待提纯后石墨在第二冷却室9冷却后打开取出料口10取出提纯的石墨。
进一步地，电阻炉3的加热温度为1500℃。
进一步地，等离子体喷枪12喷出的等离子焰温度为3000℃。
进一步地，惰性气体注入泵8中通入的气体为氩气或者氮气。
本发明具有如下有益效果：本发明主要采用了等离子体火焰加热的方法，
利用等离子体超过3000℃的高温，使石墨原料中的杂质气化，从而达到提纯
石墨的目的。本发明的装置中，先将石墨粉在1500℃下进行预加热，分离出
气化的金属杂质，再送入具有极高温度的等离子体焰流中直接加热，使得其他
杂质充分气化。采用上述分步加热，逐步分离杂质的方法提高了热利用率，而
且所得到的石墨的纯度高。石墨原料经过一次提纯后碳的质量含量即可达到
99.99％。综上，本发明的方法简单可行，装置耗能低、升温迅速并且提纯效果
好。
附图说明
图1是本发明提纯石墨的装置的结构示意图。
本发明装置中各部件名称以及标号如下：
石墨进料口1、进料管2、电阻炉3、炉体4、抽真空孔5、出气孔6、第
一冷却室7、惰性气体注入泵8、第二冷却室9、出料口10、输送螺杆11、等
离子体喷枪12、出料管14、进料螺杆21。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：
请参阅图1，本发明的提纯石墨的装置包括石墨进料口1、进料管2、电
阻炉3、炉体4、抽真空孔5、出气孔6、第一冷却室7、惰性气体注入泵8、
第二冷却室9、出料口10、等离子体喷枪12、出料管14；其中，石墨进料口
1与进料管2的一端相连，电阻炉3设于进料管2的管壁外侧，进料管2另一
端与炉体4顶部相连接，炉体4的一侧壁开有一抽真空孔5，抽真空孔5与真
空泵连接，炉体4的另一侧开有与第一冷却室7相连通的出气孔6，炉体4在
侧壁上还设有一惰性气体注入泵8，惰性气体注入泵8位于第一冷却室7的下
方，炉体4底部设有第二冷却室9，第二冷却室9与炉体4的内腔通过出料管
14相连通，等离子体喷枪12设置在炉体4上，等离子体喷枪12的喷口与炉
体4的内腔相通，等离子体喷枪12的上端设置有工作气进气口。进料管2内
部设有进料螺杆21，出料管14内设有输送螺杆11。第一冷却室7和第二冷却
室9外均设有冷水管。
炉体4是由内衬和外壳组成的双层立式中空圆柱体结构，外壳采用不锈钢
制作而成，内衬为一层附着在外壳内壁上的石墨砖。
本发明的提纯石墨的方法，包括如下步骤：
1)将石墨原料通过石墨进料口1放入进料管2中，关闭炉体4上所有的
阀门使其处于密闭状态，将真空泵连接到抽真空孔5处，将炉体4内抽成真
空状态，然后从惰性气体注入泵8处通入保护气体，可选择氩气或者氮气，使
炉体4内压力恢复到大气压力；
2)打开电阻炉3使其温度升高到1000℃至2000℃，以加热进料管2中的
石墨原料，优选温度为1500℃。转动进料螺杆21并打开出气孔6处的抽气泵，
同时等离子体喷枪12点火。石墨受热后产生的气体进入第一冷却室7中冷却，
而石墨固体经等离子体喷枪12喷出的等离子焰灼烧后落入炉体4内，再打开
输送螺杆11使其落入第二冷却室9的底部，等离子体喷枪12喷出的等离子焰
温度优选为3000℃；
3)待提纯后石墨在第二冷却室9冷却后打开取出料口10取出提纯的石墨。
效果：本发明主要采用了等离子体火焰加热的方法，利用等离子体超过
3000℃的高温，使石墨原料中的杂质气化，从而达到提纯石墨的目的。本发明
的装置中，先将石墨粉在1500℃左右的温度下进行预加热，分离出气化的金
属杂质，再送入具有极高温度的等离子体焰流中直接加热，使得其他杂质充分
气化。采用上述分步加热，逐步分离杂质的方法提高了热利用率，而且所得到
的石墨的纯度高。石墨原料经过一次提纯后碳的质量含量即可达到99.999％。
综上，本发明的方法简单可行，装置耗能低、升温迅速并且提纯效果好。
上述内容仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本
领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的
变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。