CN1055416C - 微粒金刚石爆炸合成方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微粒金刚石爆炸合成方法及其装置，它采用设在井体中的起爆装置，利用固装在框体中的铸铁板代替现有技术中的以石墨板固装在铅板或铅锭内的铅铸工艺，按常规安全引爆工艺炸碎铸铁板后，将收集物用化学法提纯金刚石，有效减少铅蒸汽、醋酸铅等对空气污染。该方法工艺简单、容易掌握，合成的金刚石微粒晶形完整，杂质少，抗压强度明显高于静压法合成的金刚石微粒，且生产效率也明显提高，同时有效减少环境污染和产品制造成本。

Description

微粒金刚石爆炸合成方法及其装置

本发明涉及一种人工合成金刚石的方法，特别是一种微粒金刚石爆炸合成方法及其装置。

目前，人工合成金刚石的方法主要有静压法和爆炸法两种基本方法。静压法是在特定的触媒材料中，于一定的温度和压力下，将石墨不定形碳转变成所需晶形的金刚石，这种方法存在着合成的金刚石晶形不完整、抗压强度低的缺点，满足不了实际使用性能的需要。而爆炸法则要求在瞬间高温、高压、高速流体冲击的条件下，将石墨不定形碳迅速生成金刚石。可是因该技术较难掌握，工艺过程复杂，尤其对微粒金刚厂的生产至今未见理想的制备方法。国内现有的爆炸法合成微粉级金刚石，由于产量低、成本高、质量差、污染严重，所以皆转用静压法生产。专利公报公开的90105632.4“爆炸双样法合成人造金刚石”由于采用漏斗状平面波发生器，采用一次引爆主炸药柱，使上飞样和下固定样两个试样撞击，爆炸后的样品要清理、破碎、去杂，进行化学处理，提取金刚石。该方法中主药柱直接置于上飞样上，引爆后两个试样撞击，无法形成超高压冲击波界面，两样相撞很难产生将石墨转化为立方体金刚石的绝热效应。另外爆破后的样块大，无法破碎，既使有微量金刚石生成，也不容易提取。因此，影响其推广应用。

本发明的目的是提供一种微粒金刚石爆炸合成方法及其装置，该方法工艺简单、容易掌握，合成的金刚石微粒晶形完整，杂质少，抗压强度明显高于静压法合成的金刚石微粒，且生产效率也明显提高，同时有效减少环境污染和产品制造成本。

本发明的目的是这样实现的：该爆炸合成装置包括带有护圈和防护网的井体及组装井体中的起爆装置，其特征是起爆装置的金属飞片模为金属薄片制成的有底无盖的多棱柱形体，飞片模内装有与其形状相同的主药柱，主药柱用黑索金与梯恩梯制成，其重量之比，黑索金∶梯恩梯为＞0-4∶1，在飞片模周围及底部等距设置的铸铁板，分别固装在井体内沙体中的框体上，铸铁板采用灰口铸铁或球墨铸铁，其侧部板厚5-16mm，底部板厚10-40mm。

采用上述合成装置制取微粒金刚石的方法如下：在带有护圈和防护网的井体中，将起爆装置按常规安全引爆工艺组装多棱柱形主药柱的飞片模，以支撑柱固装在沙体中的框体内，并使飞片模按主药柱所需爆距保持与框体上固装的各铸铁板等距的位置，起爆主药柱后收集被炸碎的铸铁板，用酸分解出金刚石和石墨混合物后，烘干，再用重液法分离金刚石和石墨，最后采用水溶液时钟沉淀法或急弯流去分选出微粒金刚石。

由于本发明采用科学实验方法研制出新型爆炸合成装置，采用固装在框体上的铸铁板代替现有枝术中以石墨板固装在铅板或铅锭内的铅铸工艺，按常规安全引爆工艺组装主药柱的飞片模确保爆炸安全，使铸铁板在井体中经受瞬间特定的爆轰波和冲击波，高速流体冲击石墨触媒体，使之内晶格发生错动位移，在高温高压下形成绝热效应，生成0.5-50μm颗粒金刚石晶体，混杂在石墨及金属板中。将其收集后用酸分解的方法分出金刚石和石墨混合物后，烘干。再用重液法分离，用水溶时钟沉淀法或急弯流法分选出微粒金刚石。而不采用高氯酸高温煮的分离方法除碳，不以氧化铝氧化分离金刚石和石墨，故可有效减少铅蒸汽、醋酸铅等对空气的严重污染。同时于废水及其副产物硫酸亚铁进行回收处理，既防止了对环境污染，又可降低成本，增加经济效益。因此，该爆炸合成技术极易推广。

以下结合实施方式对表发明作进一步说明。

首先预制爆炸合成装置：

井体4可制成直径φ1-4m、深1-5m和多棱柱体，其材质可为金属或非金属材料，井体4上部设有护圈1，井体4周围设有可泄压的安全防护网2。井体4内装入河沙做沙体8。埋在沙体8中的框体5可用金属板或石板、砼板等制成。在井体底部设有防护板9以防被炸物失散，为有利于回收被炸物，还可在防护板9与框体5之间加设回收板10。铸铁板采用灰口铸铁或球墨铸铁加工而成，其侧铸铁板6厚5-16mm，底铸铁板11厚10-40mm，长、宽规格视需要而定。将铸铁板固装在框体5四周及底部。起炸装置的飞片模7采用1-6mm的金属薄片制成有底无盖的圆柱形或多棱柱形体。飞片模7中组装与其形状相同的主药柱12。按常规引爆工艺组装的主药柱12、起爆药柱13、雷管14、以导线3连接起爆器(图中未画)。为提高爆炸效果可在飞片模7上方主药柱12和起爆药柱13间填加粘土等制成的封闭层。飞片模7以支撑柱固装在框体5内，并使飞片模7按主药柱12所需炸距，使之保持与框体5上固装的各铸铁板等距的位置，圆柱形或多棱柱形体主药柱12采用黑索金与梯恩梯制成，其重量比为黑索金∶梯恩梯＝(0-4)∶1。为提高爆炸温度和延长爆炸时间，还可在主药柱12中加入镁粉或炭黑等填加物。主药柱12的规格形状可根据实际需要确定，将其装入飞片模7后，按所需炸距选定框体5和固装其上的铸铁板。如图1所示为本发明一种爆炸合成装置具体结构。当其安全起爆后，即可分选金刚石。

化学法提纯金刚石：

用硫酸或盐酸或氢氟酸或其结合的二种以上混合酸，将收集的炸碎铸铁板等用酸分解，除掉碳等杂物，提出金刚石和石墨混合物，充分烘干，再用常规重液法将金刚石和石墨离心分开。用水溶液时钟沉淀法分选金刚石，也可用急弯流法分选金刚石，选后即得到晶形完整、杂质少、抗压明显高于静压法合成物，其为单颗粒面心的长方体、立方体、多边晶体等形状，棱角敏锐的颗粒尺寸为0.5-60μm的高强度金刚石。经检验分析完全符合规定。

Claims (5)

1、一种微粒金刚石爆炸合成装置，包括带有护圈和防护网的井体及组装井体中的起爆装置，其特征是起爆装置的金属飞片模为金属薄片制成的有底无盖的多棱柱形体，飞片模内装有与其形状相同的主药柱，主药柱用黑索金与梯恩梯制成，其重量之比，黑索金∶梯恩梯为＞0-4∶1，在飞片模周围及底部等距设置的铸铁板，分别固装在井体内沙体中的框体上，铸铁板采用灰口铸铁或球墨铸铁，其侧部板厚5-16mm，底部板厚10-40mm。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征是框体底部与井底防护板之间的沙体中，设置回收板。

3、一种微粒金刚石爆炸合成方法，其特征是在带有护圈和防护网的井体中，将起爆装置按常规安全引爆工艺组装多棱柱形主药柱的飞片模，以支撑柱固装在沙体中的框体内，并使飞片模按主药柱所需爆距保持与框体上固装的各铸铁板等距的位置，起爆主药柱后收集被炸碎的铸铁板，用酸分解出金刚石和石墨混合物后，烘干，再用重液法分离金刚石和石墨，最后采用水溶液时钟沉淀法或急弯流法分选出微粒金刚石。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征是主药柱中添加铝粉或炭黑。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征是所用酸为硫酸、硝酸、氢氟酸或其结合。