Способ получения термически расщепленного графита Советский патент 1993 года по МПК C01B31/04 

разрушение соли (нитрата графита) из-за ее гидролиза с удалением основной части азотной кислоты из межплоскостного пространства в пространства между кристаллитами и частицами и образование кислых промывных вод с переменным составом азотной кислотой и азотистой кислот.

При ударном нагреве высушенного продукта образуется термически расщепленный графит за счет выхода потока газов-продуктов взаимодействия графита, воды и кислот, - из пространства между плоскостями, кристаллитами и частицами графита, а также деструкции функциональных групп.

По предлагаемому способу при обработке графита смесью паров азотной кислоты и газа-носителя сразу образуется порошкообразный сыпучий продукт, в котором отсутствуют соединения внедрения азотной кислоты в графит (по данным ре.нт- генофазовогоанализа нитрат графита не образуется). Следовательно, здесь имеет место окисление боковых граней плоскостей с образованием функциональных групп (в отходящих газах обнаружены N02, N20 и COz), накопление азотной кислоты в основном в пространствах между кристаллитами и в незначительных количествах между частицами графита, т. к. при продувке продукта реакции газом-носителем прирост массы в нем снижается всего на 0,5 - 3 %.

Поэтому, предлагаемый способ получения термически расщепленного графита не требует стадий отделения кислого графита от избытка азотной кислоты, его отмывки от азотной кислоты и сушки. .

Кроме того, по прототипу стадии отмывки и сушки необходимо проводить сразу после отделения азотной кислоты, т. к. нитрат графита разрушается при хранении за счет испарения азотной кислоты. По предлагаемому способу полученный сыпучий продукт после хранения в течение 60 суток не . меняет свои свойства и способность к расширению, оцениваемую по потере массы при термическом расщеплении и свойствам образующегося термически расщепленного графита (насыпная плотность, степень расширения как отношение насыпной плотности графита к насыпной плотности термически расщепленного графита///// 31)Способ осуществляют следующим образом.

В реактор загружают 5 т природного графита на распределительную решетку, под которую в течение 5 - 45 минут подают смесь паров азотной кислоты и газа-носителя (азот, воздух), полученную при пропускании газа-носителя через 99 %-ную азотную кислоту. Скорость подачи газа-носителя подбирают так, чтобы не было капельного уноса или капельной конденсации до распределительной решетки, но наблюдалось появление бурого окрашивания газа

после взаимодействия парогазовой смеси с графитом.

Образующийся сыпучий продукт подвергают термическому расщеплению при 1000°:

0 Пример 1,8 реактор загружают 5 г природного графита на распределительную решетку, под которую в течение 30 минут подают смесь паров азотной кислоты и воздуха, полученную при пропускании возду5 ха через 99 %-ную азотную кислоту. Образующийся сыпучий продукт подвергают термическому расщеплению при 1000°. Полученные результаты приведены в таблице.

0 Пример 2. Способ осуществляют по примеру 1, отличающийся тем, что смесь паров азотной кислоты и воздуха подают в течение 5 минут, Полученные результаты приведены в таблице.

5Пример 3. Способ осуществляют по примеру 1, отличающийся тем, что смесь паров азотной кислоты и воздуха подают в течение 45 минут. Полученные результаты приведейы в таблице.

0 Прим, ер 4. Способ осуществляют по примеру 1, отличающийся тем, что смесь паров азотной кислоты и воздуха подают в течение 15 минут. Полученные результаты приведены в таблице.

5 п р им е р 5. Способ осуществляют по примеру 1, отличающийся тем, что подают смесь паров азотной кислоты и азота, полученную при пропускании азота через 99 %-ную азотную .кислоту. Полученные ре0 зультаты приведены в таблице,

Как следует из примеров, при продолжительности обработки графита смесью паров азотной кислоты и газа-носителя 5 - 45 минут, предлагаемый способ позво5 ляет получать термически расщепленный графит. При обработке графита менее 5 минут способ плохо воспроизводится.

Предпочтительно проводить обработку графита смесью паров азотной кислоты и

0 газа-носителя в течение 15 - 30 минут, т. к. пример 4 показывает, что при продолжительности обработки графита 15 минут возможно за счет небольшого ухудшения свойств термически расщепленного графи5 та сократить расход азотной кислоты. При продолжительности обработки 5 мин, ухудшаются свойства продукта (возрастает на- сыпная плотность и снижается степень расширения), а при продолжительности обработки 45 минут и более свойства продукта

практически не улучшаются, но возрастает расход азотной кислоты.

Пример 5 показывает, что природа газа-носителя (воздух или азот) не влияет на процесс и свойства получаемого продукта.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать термически расщепленный графит по технологии, в которой, в отличие от прототипа, сокращаются стадии отделения кислого графита от избытка азот- ной кислоты, промывка его водой и сушка, вследствие чего вообще не образуются промывные сточные воды, содержащие азотную и азотистую кислоты. Как следует из примеров для получения продукта со свой- ствэми, близкими к свойствам продукта, полученного по способу-прототипу, расход концентрированной азотной кислоты на обработку 5 г графита сокращается с 19 г до 4,8 - 6,6 г. Причем, судя по значениям при- роста массы в продуктах, собственно на обработку графита расходуется лишь около 20 % от этого количества. Поэтому, возвращение отходящих газов после взаимодействия . с графитом на стадию получения смеси газ- носитель-пары азотной кислоты, позволит ещз больше сократить расход азотно й кислоты.

Формулаизобретения Способ получения термически расщепленного графита, включающий обработку порошкообразного графита азотной кислотой с последующей термообработкой для расширения, отличающийся тем, что, с целью сокращения стадий процесса, снижение расхода азотной кислоты и исключения кислых промывочных вод, обработку порошкообразного графита осуществляют в течение 5 - 45.мин смесью паров, полученной путем пропускания газа-носителя через концентрированную азотную.кислоту.

; термическое расщепление ударным нагревом при 1000°;

. . прирост массы в кислом графите после его отделения от избытка азотной кислоты;

. потеря массы при термическом расщеплении продуктом, полученным после отмывки кислого графита от азотной кислоты и его сушки.