CN106564896B - 一种提取金刚石的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从金刚石合成料和废旧金刚石制品中提取金刚石的方法。首先将经过破碎的金刚石合成料装入反应器，并将反应器内的空气用抽真空或氮气、惰性气体置换的方法清除。第二是向反应器内放入一氧化碳至一定压力，使一氧化碳与金刚石合成料中的触媒金属铁、镍反应，生成五羰基铁、四羰基镍，放出五羰基铁、四羰基镍经冷却装入密封的贮罐备用。第三是反应结束后，将反应器内的剩余的一氧化碳用抽真空或氮气、惰性气体置换的方法清除。第四是放出反应器中不参与反应的金刚石和石墨，用漂洗、过筛等物理方法将金刚石和石墨分离，获得金刚石、石墨纯净物。本发明克服了传统金刚石提取使用王水等给环境带来的污染，所有资源均得到高效利用，无“三废”排放，提取效率高，经济效益好。

Description

一种提取金刚石的方法

技术领域

本发明属于超硬材料领域，涉及一种从金刚石合成块（棒）以及废旧金刚石制品中提取（纯）金刚石的方法和装置。

背景技术

合成金刚石由碳元素（石墨粉或碳片）和作为触媒的金属元素（主要是铁、镍等过渡金属及其他微量元素粉末或合金片），经混合压制（叠层）成预合成块（棒），尔后在高温高压条件下，使石墨向金刚石转变。合成结束后，金刚石颗粒被作为触媒的熔融金属和未转化的石墨混合物紧紧包裹，使得从合成块中提取金刚石成为金刚石生产厂家一项必须的工序。

现行的提取方法主要有酸（王水）解法、电解法、反应釜酸膨胀法等。

酸解法，是用王水（浓盐酸与浓硝酸的混合物），腐蚀经破碎的金刚石合成块，使合成块中的金属被王水溶解，通过漂洗、分离，获得金刚石颗粒。

电解法，是将金刚石合成块破碎成一定粒度后装入阳极布袋进行电解，电解液将合成块中金属溶解为金属离子后，在阴极板上放电还原成金属，布袋中剩余的石墨和金刚石再经球磨、漂洗、分选等，获得金刚石颗粒。

反应釜酸膨胀法，是将王水放入反应釜在一定压力、温度下，通过搅拌加快石墨膨胀和金属溶解，经过漂洗分选获得金刚石颗粒的方法。

上述三种现行金刚石提取工艺，无论是王水或电解液，都离不开盐酸、硝酸、硫酸等强酸，对环境污染严重，且成本高、效率低，成为金刚石合成行业的“死穴”。

发明内容

本发明的目的是提供一种提取金刚石的全新方法，利用羰基合成法提取金刚石。即在一定压力温度下，用一氧化碳与金刚石合成块（包括废旧金刚石制品，下同）中的铁、镍等过渡金属反应，生成五羰基铁、四羰基镍，达到分解金刚石合成块中的铁镍，提取金刚石的目的。该方法实现了资源的全部循环利用，无三废排放，环境友好，成本低，效率高。

本发明是通过以下方案实现的：

将金刚石合成块破碎成适当大小的颗粒（以不损害金刚石为宜，颗粒小有利于反应的进行），金刚石合成块破碎料计量后装入中压或高压反应器，关闭反应器所有阀门及进出料口，采用抽真空或氮气、惰性气体置换的方法，使反应器内没有氧气；

向反应器内放入一氧化碳气体，达到一定压力后，CO与金刚石合成料中的铁、镍等金属反应，生成五羰基铁、四羰基镍；在温度较低的环境，在向反应器供给一氧化碳后，必须对反应器适当加温，以激活其反应；

反应压力的提高与合成效率正相关，一般情况下，只要一氧化与铁、镍接触，就会缓慢反应，本发明选择中压及以上合成压力，优选高压合成压力（>10Mpa），尤其优选12-30Mpa；

反应温度选择在60℃至260℃，优选130℃至200℃；

合成过程中对反应器内实施搅拌，或对反应器进行翻转、滚动，有助于合成效率的提高，但会大幅度的提高反应器的制造成本，本发明优选搅拌反应器和静置反应器。

羰基金属合成反应是放热反应，反应开始后，为保证反应釜的安全，必须对反应釜进行冷却；

及时将反应器中生成的五羰基铁、四羰基镍放出，经过冷却放入贮罐备用；

根据向反应器所装金刚石合成料中所含的铁、镍，以及合成产出的五羰基铁、四羰基镍，通过计算判断合成进行情况，理论计算铁、镍反应完毕后，放回反应器中没有消耗的一氧化碳，采用抽真空或氮气、惰性气体置换的方法，使反应器内没有一氧化碳；

打开反应器放料口，放出合成中不参与羰基合成的石墨和金刚石；采用物理方法分离石墨与金刚石。

本发明通过羰基合成法，使金刚石合成料中的铁、镍等熔融触媒金属反应生成五羰基铁、四羰基镍；五羰基铁与四羰基镍是制取微米或纳米羰基法铁粉、镍粉的中间体，这些产品根据其粒径不同，市售价格在4-40万元/吨，同时也是合成金刚石的触媒材料；五羰基铁、四羰基镍还是一些高新技术领域的中间原料；五羰基铁、四羰基镍分解出的一氧化碳供合成循环利用。

本发明的目标提取物金刚石，在金刚石合成料中的铁、镍等触媒金属被合成反应后，仅剩下干净的石墨、金刚石混合物，仅需物理方法分离即可得到干净的金刚石和石墨。

本发明的副产物石墨，仅需通过研磨、无氧状态下烘干等普通加工，就是合成金刚石的优良原料。

本发明适用于以铁、镍为主要胎体材料的废旧金刚石制品通过羰基合成，产出五羰基铁、四羰基镍，提取金刚石。

Claims (5)

1.一种提取金刚石的方法，其特征在于用一氧化碳与金刚石合成料中的触媒金属铁、镍反应，生成五羰基铁、四羰基镍，将触媒金属从金刚石合成料中分离出来；反应后，反应器内仅剩下没有参与反应的金刚石与石墨混合物，经过分离得到金刚石与石墨粉，该方法包括下列步骤：

a.向反应器内加入经破碎的金刚石合成料，关闭加料口及除抽真空阀门以外的各阀门；

b.给反应器抽真空，清除反应器内的空气，关闭抽真空阀门；

c.向反应器放入一氧化碳，至所需要的反应压力；

d.给反应器加温使其达到反应温度，反应开始后开启冷却水，给反应降温，以保证反应安全进行；

e.反应过程中及反应结束后，及时放出反应生成物五羰基铁、四羰基镍，经冷却贮存备用；

f.反应结束后给反应器抽真空或用氮气置换，清除一氧化碳；

g.放出反应器内未参与反应的金刚石与石墨混合料，经分离得到金刚石和石墨。

2.根据权利要求1所述的一种提取金刚石的方法，所述反应压力为1MPa及以上。

3.根据权利要求1所述的一种提取金刚石的方法，所述反应温度选择在60-260℃。

4.根据权利要求1所述的一种提取金刚石的方法，所述反应器包括静置式反应器、翻转式反应器和滚动式反应器。

5.根据权利要求4所述的一种提取金刚石的方法，所述的静置式反应器包括静置带搅拌式反应器。