CN101445235A

CN101445235A - 一种爆炸发电并制备金刚石的方法

Info

Publication number: CN101445235A
Application number: CNA2008102498162A
Authority: CN
Inventors: 郑鲁生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2009-06-03

Abstract

本发明涉及一种爆炸发电并制备金刚石的方法，主要采用以下步骤：1)用经人工极化的铁电体制成容积为0.2～3m³的容器，容器表层设有金属电极，并与负载构成电路；2)将含TNT、RDX的混合炸药采用注装的方式装药，悬挂于容器中，以水作为保护介质，装药量为0.15～1.5kg，TNT与RDX的质量比为70～40∶30～60；3)密闭容器后，引爆炸药，铁电体贮存的能量以电能的形式输出；4)爆炸后，将水排出，收集附在容器壁上的固体产物，进行分离纯化，得到金刚石。本发明的有益效果是：设计合理，方法简便易行，成本少，节约了能源。

Description

一种爆炸发电并制备金刚石的方法

技术领域

本发明涉及一种爆炸发电并制备金刚石的方法，具体涉及在铁电体内进行爆炸将铁电体贮存的能量以电能的形式释放出来，同时合成金刚石的方法。

背景技术

金刚石作为工业技术革新和高技术产业的优质结构超硬材料，应用十分广泛，但天然金刚石储量有限，开采困难，人工合成金刚石成为许多科研人员探索的新领域。目前，人工合成金刚石的方法主要有静压法、爆轰法、爆炸法或爆轰和爆炸法的结合。采用石墨、无定形碳以及石墨同金属或非金属的混合物，利用高爆炸药引爆产生的冲击波的作用和炸药爆炸产生的大量的热量，使石墨和爆轰产物中的自由碳在几微秒的时间内直接转化成金刚石，从而提高金刚石的产率。

铁电体的爆电换能发电是利用铁电体的电滞回线特性发展起来的一项新技术。其基本原理如下：铁电体器件在外加直流电场中进行极化时，其电畴取向趋向外电场方向。当外电场撤除后，电畴将保留一定的定向排列而形成剩余极化，同时，在电极被层上保留被剩余极化所束缚的电荷，这就意味着已有静电能贮存于铁电体内部。通过爆炸可使处于剩余极化状态的铁电体受到极大的冲击力，温度发生明显的变化，电畴被打乱、破坏或解体，使铁电体的剩余极化在极短的时间内消失并相应地以电能的形式释放出电极化能。

发明内容

本发明提供了一种爆炸发电并制备金刚石的方法，充分合理的利用了爆炸产生的冲击力，既使铁电体的剩余极化转化为电能释放出来，又制备了金刚石。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所述的爆炸发电并制备金刚石的方法，主要采用以下步骤：

1)用经人工极化的铁电体制成容积为0.2～3m³的容器，容器表层设有金属电极，并与负载构成电路；

2)将含TNT、RDX的混合炸药采用注装的方式装药，悬挂于容器中，以水作为保护介质，装药量为0.15～1.5kg，TNT与RDX的质量比为70～40：30～60；

3)密闭容器后，引爆炸药，铁电体贮存的能量以电能的形式输出；

4)爆炸后，将水排出，收集附在容器壁上的固体产物，进行分离纯化，得到金刚石。

所述的以水作为保护介质的方法是将炸药置于盛满水的水套中，水套容积与容器的容积比为1：10～12。

为达到更好的效果，装药的形状为圆柱形或球形结构。容器的容积为1～2.5m³。

所述的铁电体为锆钛酸铝或改性的锆钛酸铅系陶瓷。

在混合炸药中可添加石墨作为碳源，石墨的重量小于或等于混合炸药的重量。

所述的分离纯化方法为将收集的固体产物烘干，过筛，然后用磁铁磁选，去除铁杂质，再用氧化法去除石墨，用氢氟酸去除含硅杂质。

本发明的有益效果是：将铁电体的爆电换能技术与爆轰合成金刚石技术合理的结合在一起，方法简便易行，降低了成本，节约了能源，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

所述的在铁电体内爆轰制备金刚石和储存电能的方法，主要采用以下步骤：

1)将锆钛酸铝制成容积为0.2m³的长方体容器，并在外加电场中进行极化处理，剩余极化为30μC/cm³，容器被层为银电极，并与负载构成电路；

2)取TNT 90g、RDX 60g混合采用注装的方法装药，装药形状为圆柱状结构，圆柱截面直径为40mm，高75mm，将其置于悬挂于容器中部的水套中，水套中注满17L水作为保护介质；

3)密闭容器，采用两点起爆方式引爆炸药，爆炸释放的能量转化为电能输出；

4)爆炸后，将容器中的水排出，收集附在容器壁上的固体产物，在120℃烘干，用60目筛除去金属导线、大的铁屑等杂物，然后用磁铁进行磁选，清除细小的铁杂质，再用硝酸、硫酸和发烟硫酸的混合物进行加热沸腾处理，去除石墨，固体产物由黑色变为浅灰色后，将酸倾去，用水清洗至中性，烘干产物，再用氢氟酸处理，去除含硅杂质，得到纯度为95.6％的金刚石粉末，产率为10.2％。

实施例2

1)将改性的锆钛酸铅系陶瓷制成容积为0.6m³的长方体容器，并在外加电场中进行极化处理，剩余极化为33μC/cm³，容器被层设有银电极，并与负载构成电路；

2)取TNT 200g、RDX 300g混合采用注装的方法装药，装药形状为球形结构，置于位于容器中部的注满56L水的水套中；

4)爆炸后，将容器中的水排出，收集附在容器壁上的固体产物，分离纯化方法同实施例1，得到纯度为96.4％的金刚石粉末，产率为11.5％。

实施例3

1)将改性的锆钛酸铅系陶瓷制成容积为1.5m³的球形容器，并在外加电场中进行极化处理，剩余极化为35μC/cm³，容器被层为铜电极，并与负载构成电路；

2)取TNT600g、RDX 500g混合采用注装的方法装药，装药形状为圆柱形结构，圆柱截面直径为30mm，高76mm，置于位于容器中部的注满150L水的水套中；

3)密闭容器，采用四点起爆方式引爆炸药，爆炸释放的能量转化为电能输出；

4)爆炸后，将容器中的水排出，收集附在容器壁上的固体产物，分离纯化方法同实施例1，得到纯度为96.8％的金刚石粉末，产率为12.3％。

实施例4

1)将改性的锆钛酸铅系陶瓷制成容积为3m³的球形容器，并在外加电场中进行极化处理，容器被层为铜电极，并与负载构成电路；

2)取TNT700g、RDX 700g混合采用注装的方法装药，装药形状为球形结构，置于悬挂于容器中部的注满300L水的水套中；

4)爆炸后，将容器中的水排出，收集附在容器壁上的固体产物，分离纯化方法同实施例1，得到纯度为96.8％的金刚石粉末，产率为14.8％。

Claims

1.一种爆炸发电并制备金刚石的方法，其特征在于采用以下步骤：

2)将含TNT、RDX的混合炸药采用注装的方式装药，悬挂于容器中，以水作为保护介质，装药量为0.15～1.5kg，TNT与RDX的质量比为70～40:30～60；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以水作为保护介质的方法是将炸药置于盛满水的水套中，水套容积与容器的容积比为1：10～12。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：装药的形状为圆柱形或球形结构。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的铁电体为锆钛酸铝或改性的锆钛酸铅系陶瓷。

5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于：在混合炸药中添加石墨作为碳源，石墨的重量小于或等于混合炸药的重量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的分离纯化方法为将收集的固体产物烘干，过筛，然后用磁铁磁选，去除铁杂质，再用氧化法去除石墨，用氢氟酸去除含硅杂质。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：容器的容积为1～2.5m³。