人造金刚石绿色环保型提纯新技术

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人造金刚石电解提纯工艺探讨

人造金刚石电解提纯工艺探讨

人造金刚石电解提纯工艺探讨I. 引言- 研究背景及意义- 研究目的II. 金刚石的特性及应用- 金刚石的结构特点- 金刚石的应用领域III. 人造金刚石的制备方法- HPHT法- CVD法- 电解法IV. 人造金刚石电解提纯工艺探讨- 电解工艺原理- 电解条件的优化- 电解设备的设计V. 结论与展望- 对人造金刚石电解提纯工艺探讨进行总结- 展望未来研究方向注:HPHT法,CVD法分别系统阐述,不进行比较。

I. 引言金刚石是最硬的天然材料,具有广泛的应用领域,如切割工具、磨料、热导材料等。

然而,天然金刚石的产量非常有限,难以满足工业需求,因此研究人造金刚石制备方法成为了一项重要的研究领域。

除了HPHT(高压高温)法和CVD(化学气相沉积)法外,电解法也逐渐成为人造金刚石的一种重要制备方法。

本篇论文将探讨人造金刚石电解提纯工艺。

II. 金刚石的特性及应用金刚石是由碳原子组成的晶体,每一个碳原子都与四个相邻的碳原子形成累积的八面体结构,具有强大的核心电子云结构,因此具有极高的硬度、热导率、光学折射率等特性。

由于这些特性,金刚石被广泛应用于磨料、切割工具、热导材料、光学器件等领域。

III. 人造金刚石的制备方法人造金刚石的制备方法主要包括HPHT法和CVD法。

其中,HPHT法以高压高温的方式在金属触媒作用下将碳转化为金刚石,并且可以制备出大尺寸的金刚石单晶;CVD法以气相化学反应的方式在合适的基底上进行金刚石沉积,可以制备出具有大面积、均匀性良好等特点的金刚石薄膜。

然而,这两种方法都存在一些问题,如HPHT法制备周期长、成本高,CVD 法沉积速度慢、质量难以控制等。

因此,研究新的制备方法成为了迫切的需要。

IV. 人造金刚石电解提纯工艺探讨电解法是指通过电极将物质转化为其他物质或纯度更高的物质的一种化学反应方式。

在人造金刚石制备中,电解法主要用于提高金刚石的纯度和质量。

其基本原理是利用金属或其他能够发生化学反应的电极,在适当的电解液中通入电流,使得金刚石在电极表面沉积,达到提高纯度的目的。

人造金刚石快速提纯技术获得突破

人造金刚石快速提纯技术获得突破

种时机下推出的 ,作为超市武汉环球万 国石材城 可能是 目前 已 知国内最大的城市周边市场 。在 1 月l t O 3 中国中部石材产业发 E 展研讨会期间 ,中国石材协会会长邹传胜及 部分 省市的建 材主
元。不仅超过 了超过2 0 年全年进 口石材191 吨、29 亿美 09 5. 万 .1
功的解决 了这一技术难题 ,使人造金 刚石 生产在社 会效益和经
济效 益 上 取 得 了双 丰 收 。
2 1长三角金石奖工作报告 。最后 ,上海市建设交通党委秘书 00 长王京春作 总结发言 。颁奖大会在热烈 的气氛 中结束 。
本 届金石 奖在江 、浙 、沪三地 建设管 理部 门的支持 指导
元的2. 79 %和 2 .% ,也 超 过 2 0 年 全 年 186 吨 、32 亿 美 元 03 08 7. 万 .l
的进 口值 ,创历 史新高 。 主要原 因是去 年受金 融危机影 响 ,
管部 门领 导和多家石材企业 、管理部 门 、行业组织 、媒体代表
参观了该 物流项 目,对武汉能有如此之大 的石材项 目表示极大
收 ,达到 了资源再生利用和实现循环 经济 的预期 目标。从经济
效益 看 ,这项 技术的应用 ,使人造金 刚石合成 生产 在原材料成 本 、人工成本 、综合生产效益 的提升上得 到了优化 ,经 济效益
得到大大提升。 ( 刊) 本
平方米 近 日开始 招商。该石材城是武汉五洲 国际建材 城的一部
人造金 刚石快速提纯技术
举行 。来 自江 、浙 、沪建筑行业的领导 、专家 、房地产开发 、
获得 突破
人 造金刚石快速提纯技术一直是困扰我国超 硬材料行业多 年非常重要和非常关键 的技术难题 。近 习,中国兵器工业集团 河南 中南工业有限责任公 司科研人员 经过反复研究 、试验 ,采

人造金刚石的提纯

人造金刚石的提纯

人造金刚石的提纯人造金刚石的后处理包括提纯、分选、检测三大工序。

其中,提纯是清除合成试料中未反应的石墨及混杂在试料中的触媒金属、叶蜡石等杂质,从而获得纯洁的金刚石。

一、金刚石合成棒的成分和物理化学性质合成棒由石墨、触媒和叶蜡石构成,经高压高温反应后,石墨地变化成金刚石。

反应后的产物除金刚石外,还有未反应的石墨、触媒金属及其它化合物,同时还混杂有少量的叶蜡石碎屑,它们相互坚固地粘在一起,把金刚石严严实实地包裹起来。

要想得到符合工业使用的纯洁金刚石,必需把包裹物和杂质一一清除。

首先应了解合成棒中各种成分的物理化学性质,才能选择简单、无毒、快速、经济的提纯处理方法。

1、金刚石的化学稳定性高,不与酸、强氧化剂反应,在温度不高的情况下不与强碱反应,也不被电解;2、石墨的化学稳定性较金刚石弱得多,在加热的条件下,易被强氧化剂氧化;3、触媒金属与多种酸起反应,也简单被电解;4、叶蜡石与碱起反应。

依据每种物质的性质,我们可以分别选取合适的方法提纯金刚石。

二、提纯处理方法的选择人造金刚石的提纯处理,实质上就是将合成反应物中的少量金刚石用选矿的方法将其分别出来的过程。

选矿的基础是依据矿物的物化性质,如粒度、形状、颜色、比重、摩擦系数、磁性、电性等的不同,选择不同的方法将它们加以分别。

众所周知,金刚石与石墨、触媒金属及叶蜡石等杂质的物化性质有较大的差别,因此,人造金刚石的提纯处理有多种方法。

工业中最常用的方法有化学法和物理法。

化学法是利用试料中各反应物之间化学性质的差异实行的处理方法。

一般这种方法能够将杂质完全除净,但缺点是消耗酸、碱量大,成本较高,污染环境严重。

物理法是利用各物质间物理性质,如比重、摩擦系数、磁性、电性等不同而分选的方法。

这种方法比较简单、经济,其缺点是杂质分别不彻底,最后还需借助于化学法做进一步的净化处理。

由于化学法和物理法各有优缺点,因此,在人造金刚石提纯过程往往用这两种方法联合处理。

人造金刚石的提纯环节很紧要,这里的提纯指的是去除剩余触媒中的金属、石墨及叶蜡石等。

人造金刚石简介演示

人造金刚石简介演示

寻找更高效的合成方法
目前,人造金刚石的主要生产方法是 通过高温高压合成法。未来,可以探 索新的合成方法,如化学气相沉积 (CVD)等,以提高生产效率和降低成 本。
开发多功能应用领域
目前,人造金刚石主要用于制造切削 工具和磨料等。未来,可以开发其在 光学、电子学、生物医学等领域的应 用潜力,拓宽其应用范围。
航空航天领域
1 2 3
涡轮叶片
人造金刚石的耐高温性能使其成为制造航空发动 机和燃气轮机中的涡轮叶片的理想材料。
表面涂层ห้องสมุดไป่ตู้
在航空航天领域,人造金刚石可以用于制备耐磨 、耐腐蚀和抗氧化涂层,以提高飞机和火箭部件 的性能和寿命。
切割工具
在航空航天领域,人造金刚石可用于制造切割工 具,如钻头和铣刀,用于加工各种高强度材料。
光学性能
折射率
人造金刚石具有高的折射率,使 其在光学应用中表现出色。
色散
人造金刚石具有高的色散,意味 着它们可以用于制造高清晰度的
光学元件。
透明度
虽然大多数常见的人造金刚石不 是完全透明的,但它们在某些波 段上具有良好的透光性,可以用 于制造特定波段透射的光学元件

05
人造金刚石的应用领域
工业领域
市场发展与竞争格局
全球市场增长趋势
随着科技的发展和应用的拓展,人造金刚石市场需求将持续增长。企业可以关注市场动态,抓住发展机遇。
国内企业竞争力提升
国内企业在人造金刚石领域具有较高的市场占有率,但与国际巨头相比,品牌影响力和技术水平仍有差距。国内 企业可以加大研发投入,提升产品品质和降低成本,提高市场竞争力。
的检测。
生产过程中的关键步骤和参数
合成反应
该步骤是整个生产过程中最为关键的 步骤之一,需要控制反应温度、压力 、催化剂等参数,以确保反应能够顺 利进行。

功能性人造金刚石材料生产装备技术开发方案(一)

功能性人造金刚石材料生产装备技术开发方案(一)

功能性人造金刚石材料生产装备技术开发方案一、实施背景随着科技的不断发展,功能性人造金刚石材料在电子、机械、化工、光学等领域的应用日益广泛。

然而,当前功能性人造金刚石材料生产装备技术落后,生产效率低下,无法满足市场需求。

因此,开发一种新型功能性人造金刚石材料生产装备技术已成为当务之急。

二、工作原理本技术方案采用先进的化学气相沉积(CVD)技术,通过控制反应气体组成、反应温度、压力等参数,在衬底上形成一层或多层功能性人造金刚石材料。

具体工作原理如下:1. 反应气体组成及比例控制:本技术方案采用甲烷、氢气等反应气体,通过控制各反应气体的流量比,以获得最佳的反应气体组成。

2. 反应温度及压力控制:通过加热元件将衬底加热至预设温度,同时通过真空泵控制反应室内的压力,以保证反应的顺利进行。

3. 衬底选择:根据功能性人造金刚石材料的性质及用途,选择合适的衬底材料,如硅、玻璃等。

4. 沉积工艺控制:通过控制沉积时间、沉积温度等工艺参数,以获得均匀、致密的功能性人造金刚石材料。

5. 后处理工艺:沉积完成后,对功能性人造金刚石材料进行必要的后处理,如抛光、刻蚀等,以去除表面缺陷、提高材料质量。

三、实施计划步骤1. 调研市场需求:了解功能性人造金刚石材料的应用领域及市场需求,为技术开发提供方向。

2. 设计技术方案:根据市场需求及现有技术水平,设计功能性人造金刚石材料生产装备技术方案。

3. 采购设备材料:根据技术方案,采购所需的设备、材料及零部件。

4. 开发控制系统:根据技术方案,开发控制系统及软件,实现自动化生产。

5. 制造样机:按照设计要求,制造出样机并进行试验验证。

6. 调试优化:对样机进行调试和优化,以提高生产效率和产品质量。

7. 试生产:在小批量试生产中进一步验证技术的可行性和可靠性。

8. 推广应用:在验证成功后,将技术推广应用到实际生产中。

四、适用范围本技术方案适用于各种功能性人造金刚石材料生产领域,如电子、机械、化工、光学等。

%96法提纯人造金刚石的新工艺设计与评价

%96法提纯人造金刚石的新工艺设计与评价
designed.The process environmentally is a very efficient and correct proceduntal
study on gas phase oxidation mechanism of graphite,the mechanisms of dependence of oxidation rate on temperature, oxidation time are analyzed.The analysis of technical and economic criterions on the new process shows that compression strength,crystal shape and purity of diamond product by the purification process attain to quality criterions,and the new pr6cess reduces the cost and realizes good economic benefits by reducing acid dosage and recycling catalyst-solvent. Key words:synthetic diamond;purification;gas phase oxidation;new process
design methodology applied to study a diamond purification
process.Diamond&RelatedMaterials,2004(13):1638-1644.
[4】A.A.Putyatin,I.V.Nikolaskaya,Ya.A.Kalashnikov.Chemical methods for the separation of diamonds from synthesis products. Sverkhtverd Mater.Mosk Moscow,1982(1):101.

人造金刚石的提纯技术

人造金刚石的提纯技术

2005年10月总第149期 第5期金刚石与磨料磨具工程D iamond&Abrasives EngineeringOct ober.2005Serial.149 No.5文章编号:1006-852X(2005)05-0077-02人造金刚石的提纯技术林克英 潘 勇 侯书恩 肖红艳 马保军(中国地质大学,武汉430074)摘 要 对人造金刚石的提纯技术进行了综述,着重介绍了人造金刚石传统的“三除”提纯工艺及其优缺点,分析了目前国内外超微金刚石主要的化学提纯方法及其优缺点,并简单介绍了超微金刚石近年来现有的几种物理提纯方法的特点及人造金刚石的提纯进展,并对超微金刚石的提纯技术和其应用前景进行了展望。

关键词 超微金刚石;提纯中图分类号 T Q164 文献标识码:AD iscussi on on pur i f i ca ti on techn i ques ofsyn theti c d i a m ondL i n Keyi ng P a n Yo ng Ho u S huen Xi ao Ho ngyan M a B ao j un(China U niversity of Geosciences,W uhan,430074)Abstract I n this report,discussi on on purificati on techniques of synthetic dia mond was summarized.Traditi onal purificati on techniques,their merits and shortcom ings were intr oduced,the characteristic of current che m ical purificati on methods for ultrafine diamond were analyzed.Current physical purificati on methods of ultrafine dia mond were briefly p resented,and devel opment of artificial dia mond purificati on were intr oduced.Purifi2 cati on technique and app licati on foregr ound of ultrafine diamond were forecasted.Keywords ultrafine dia mond;purificati on 金刚石具有最高的硬度、最高的热导率、以及良好的耐磨性和化学稳定性等,使其在力学、热学、电子学和光学等领域具有广泛的应用前景。

中国人造金刚石的发展及其关键技术的进步

中国人造金刚石的发展及其关键技术的进步

中国人造金刚石的发展及其关键技术的进步摘要:人造金刚石作为一种高硬度、高热导率的材料,具有广泛的应用前景,涵盖了工业、科研、医疗等多个领域。

我国在多年前就成功合成金刚石,且在长期实践积累中获得大量数据。

进入2000年之后,在很长一段时间内,中国人造金刚石产量稳居世界前列。

在此详细阐述我国人造金刚石发展历程以及关键技术方面取得的进步,总结中国在人造金刚石领域取得的重要突破。

关键词:人造金刚石;发展历史;关键技术引言:金刚石作为一种重要的超硬材料,其在切削、磨损、导热等方面具有独特的性能优势,广泛应用于工业制造、电子器件、医疗器械等领域。

然而,天然金刚石资源有限且开采困难,因此人造金刚石的研究和应用逐渐引起了人们的关注。

中国作为全球人造金刚石领域的重要参与者,通过多年的努力,在金刚石的合成技术、晶体生长技术、加工工艺等方面取得了显著进展。

本文将重点探讨中国人造金刚石发展的历程,并分析关键技术的进步。

1人造金刚石的内涵人造金刚石是指通过人工方法在实验室或工业生产中合成的金刚石材料,其在外观和性能方面与金刚石类似,但很多性能优于天然金刚石。

例如,其具备超硬性能,在切削、磨损等领域得到重点关注;高热导率,具备更好导热性能,可以在热管理中发挥效用;可控性和定制性,相较天然金刚石,其可以通过在合成中控制晶体结构进而基于需求完成定制[1]。

2中国人造金刚石发展历程2.1产量快速增长阶段在1963年,中国合成国内第一颗金刚石之后,人造金刚石工业化生产拉开序幕。

在接下来50年时间内,中国人造金刚石侧重产量发展。

在1971年产量突破千万克拉、在2013年产量突破100亿克拉。

随着技术更新和产业规模扩大,在2000年—2013年之间,中国人造金刚石产量位于世界第一位,且呈现持续攀升态势。

虽然最初由于技术水平限制、工艺限制,产量相对较低,但随着国内科研机构和企业持续投入和合作研发,人造金刚石的制备技术逐渐得到提升和突破,例如20世纪80年代后期,我国人造金刚石对外出口,年出口国家地区数量不断增加,出口数量日益提升,这可以表明中国在人造金刚石领域取得显著成就。

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( 3 ) 溶解效率高, 单批电解的尾料只有1 %- 2 %, 而传统工艺的尾料高达2 O / I 0 —
6 0 %l

( 4 ) 电解过 程不 产生任 何有 害废气 和废 渣 , 电解 液长期使 用 , 清洗 水循环 使 用, 没有 废水 排放 t
= E P - 1氯化石墨漩■的环保效果 ( 1 ) 一 1 氧化 石墨反应 器带有废 气处 理装置 , 由反 应器和废 气处理箱 组成 ; ( 2 ) 本 装置设 计简 单合理 , 操作、 控制 及装卸料 非 常方便 , 废 气处理 彻底 , 设 备制造 成本 低 , 生产 效率 高 , 提 纯质量 好 ; ( 3 ) 水封条件下工作 , 废气更多地参与了除石墨反应, 故一次处理6 0 k g金 刚石 只 需要 6 O k g 硫酸 和 1 l ( g 氧 化剂 ; ( 4 ) 酸用量 不 到传统 的 1 /3 , 废 气排 出量 不到 传统 工艺 的1 / 2 5 , 用射 流技 术 可 以让 废 气彻底 溶于 水 中。 三 E P - 2 金 嘲石 提纯 车 间废水 处理 与循 环 利用 ( 1 ) 电解 物料 清水洗 , 返 回电解 槽 ; ( 2 ) 摇床 用水 , 经 压滤 机过 滤后 , 循 环利 用 ; ( 3 ) 氧化石墨主 要用 的硫 酸 , 废 气处理箱 的废水 可以用来稀 释反应器 内的残 余浓 酸溶 解残 余金 属 以及清洗 反应 器 ; ( 4 ) 残余硫酸废 水用石 灰水处理 得到石膏 粉 , 再 加少许氧 化钡让硫 酸根充 分 沉淀 , 用 压滤 机 过滤 , 滤液 即 是水 , 可 以在提 纯车 间 内循环 利用 。 ( 5 ) 硫酸处理 装置 非常简单 , 由废 水池 、 石灰水配 制槽 、 中和塔 、 压滤 机 、 高 位
城 乡与环 Βιβλιοθήκη C h i n a s c i e n c e an d T e c h n o l o g y R e vi e w
人 造 金 刚石 绿 色 环 保 型 提纯 新 技 术
李 志远
( 鸡 西浩 市新 能 源材料 有 限公 司 1 5 8 1 0 0 )
[ 摘 要] 对人造金刚石几种绿色提纯技术进行了详细介绍, 同 时对新技术的工艺和提纯设备进行了简单介绍。

( 5 ) 单批 触媒 金属 回收 率高 达9 8 %以上 , 传统 工艺 的 回收率在 4 0 %一 8 0 %;
( 6 ) 稳定的电解效果使得后续的用带废气处理装置的反应器清除石墨效率
更高,
( 1 ) 工 作 电压 3 — 4 V, 电解速 率快 , 触 媒溶 解彻 底 , 无有 害 气体排 放 ; ( 2 ) 电解液 长期 使用 , 只需补 充少量 添 加液 ; ( 3 ) 铁 镍金 属 回收率 达9 0 %l ( 4 ) 采用石 墨 阳极 , 不 锈钢 ( 或铁 板 ) 阴极 , 电解 板投 入 费用低 ; ( 5 ) 设备和 电解槽及生产场地的使用 比其他方法少一半以上 ; ( 6 ) 缺 点是 需要 使用 部分 盐酸 ; 2 、 F R一 2 电解液 除金 属 的使用 效果 ( 1 ) 对F R一1 进行 技术 升级 , 推 出F R- 2 技术 , 减 少 了盐酸 的用 量 ; ( 2 ) 电压提 高 到3 . 5 — 4 V; 回收铁 镍合 金板 质量 大大 提高 ; ( 3 ) 电解 液温 度 从F R—I 的8 O ℃降低 到6 5 ' ( 2 左右 ; { 4 ) 电解 效果 变得 不稳 定 , 对工 人要 求严 格 3 、 F R- 3 电解液 除 金属 的使 用效果 ( 1 ) 槽 电压3 - 3 . 5 V, 电耗不 到传 统工 艺 的1 / 3 } ( 2 ) 电解速 率 提高 到5 0 / J 、 时可 以溶解 一批 金 刚石合 成块 , 比传统 工艺 快 1 — 4 倍{
4 、 F R一 4 电解 液 除金属 的使 用 效果 ( 1 ) 彻底去掉了盐酸, 彻底消除了电解泥 , 电解液维护更方便 , 【 2 ) 进 一步 提高 了 电流 , 提 高 了 电解 效率 ; ( 3 ) 降低了 电解 温度 , 改 善 了工作环 境 ; ( 4 ) 电解尾料 降低 到 1 %以下 } ( 5 ) 摇 床精 料达 9 0 %以上 , ( 6 ) 触 媒金 属 回收率达 到9 9 %以上 , 更 加方 便使 用高压 反应 釜处 理石 墨 ;
自动 化电解生 产线 , 配有5 0 0 的行 车装 卸电极 , 加上采 用湖南伏 龙江公 司的 实用新 型专利 所示 的 阳极 装置 , 可 以从 阳极包 的下边 出料 , 装 卸就变 得轻松 方 便 而高 效率 。 电解 的维护 集 中在循环 槽 旁边 , 控 制准确 , 管理 方便 。 六. 清 除石 墨反应 器 与净化 器 由1 图可见, 除石墨的反应器带有废气处理装置, 由反应器( 1 ) 、 处理箱( 6 ) 和 射流器( 8 ) 组成 , 反应器 ( 1 ) 和处理箱 ( 6 ) 通过 连接管 ( 4 ) 连接 的一端连接 反应器 ( 1 ) 的 上方 , 另外 一端 与射流 器( 8 ) 的 出口并联 后一起 插入处 理箱 ( 6 ) 的 液面 以下 , 处理
[ 关键 词] 人造 金 刚石 提 纯 中图 分类号 : T Q1 6 4 . 8 电解 液 工 艺流 程 氧化 石 墨装 置 文献 标识码 : A 文章编 号 : 1 0 0 9 — 9 1 4 X( 2 0 1 4 ) 0 3 —0 4 9 6 -0 2
工艺 流程 图 F R 系列 几种 电解 液效 果 对 比 1 、 F R -1 电解液 除金 属的 使用 效果
水箱 等 组成 。 四 F R系列工 艺 流程 图 ( 如圈 1 )
五. F R系列大型电解装I 大型 电解装 置 具有如 下特 点 : 采用高效 、 环保 、 节能 的电解液 , 建立 自动化 电解生产 线以及机械 化 的分 离 石墨 生产线 。 每个 电解槽每 批处理量 为 1 吨, 结束 了长达近半 个世纪 的实验 室式 的金 刚石提纯 时 代 。 自动化 电解生产 线 , 电解 槽配有 电极马达和 电解循环系统 , 电极结 构及极 间 距离与导电铜排连接方式设计合理, 系绕l 生 能可靠 , 确保了电解过程工作稳定。
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