CN106365161A - 金刚石提纯方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金刚石提纯方法，它的步骤包括：首先采用酸性电解液对破碎后的金刚石合成棒进行电解制得初选金刚石；所述初选金刚石经研磨、筛分后进行酸浸处理，经筛分后制得粒度为20目～600目的酸浸金刚石；然后在温度为580℃～620℃条件下对所述酸浸金刚石进行热处理，经筛分制得纯化的金刚石。本发明在对金刚石合成棒进行电解、酸浸后利用物理方法除去金刚石合成棒中的石墨和叶腊石等杂质，该方法简单实用、安全高效、节能环保，能大幅降低金刚石提纯成本并能提高金刚石提纯效率。

Description

金刚石提纯方法及其应用
技术领域
本发明涉及超硬材料领域，具体的说，涉及了一种金刚石提纯方法及其应用。
背景技术
现有磨削行业中，常采用树脂结合剂和金刚石颗粒进行混合、热压来制备砂轮、锯片、研磨膏磨削工具，该磨削工具因金刚石颗粒有良好的自锐性和机械加工性能，被广泛应用与工业机械加工、建筑、基础设施建设等领域，由于磨削加工对象精度的要求较高，因此对起到主要磨削作用的金刚石颗粒精度要求也较高。但现有技术中，与树脂结合剂配合使用的金刚石颗粒普遍存在表面粗糙、原料转化过渡性大、夹杂和渗透杂质等缺陷，现有的对金刚石提纯难度高、流程复杂，造成提纯成本高等因素，且提纯过程多次采用强酸、强碱等试剂，会对环境产生一定的影响。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种简单实用、安全高效、节能环保、提纯成本低廉的金刚石提纯方法及其应用。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种金刚石提纯方法，它包括以下步骤：
（1）采用酸性电解液对破碎后的金刚石合成棒进行电解制得初选金刚石；
（2）对所述初选金刚石进行研磨、筛分、酸浸处理制得粒度为20目～600目的酸浸金刚石；
（3）在温度为580℃～620℃条件下对粒度为20目～600目的所述酸浸金刚石进行热处理，然后对热处理后的所述酸浸金刚石进行筛分，制得提纯后的金刚石。
其中，为了重复利用原材料，所述步骤（2）还包括对所述初选金刚石重复多次所述研磨、筛分、酸浸处理的步骤，从而制得粒度为20目～600目的酸浸金刚石；所述步骤（3）还包括对粒度为20目～600目的所述酸浸金刚石多次进行所述热处理和筛分处理的步骤，从而制得提纯后的金刚石。
基于上述，所述步骤（1）包括：首先将金刚石合成棒进行破碎，然后采用pH值为1～2的电解液，并以6V～12V直流电压对破碎的所述金刚石合成棒进行电解70小时～75小时，获得所述初选金刚石。
基于上述，所述步骤（2）包括：将所述初选金刚石研磨成泥浆状，经20目～600目的筛过滤得到过滤泥浆，然后向所述过滤泥浆中加入混合酸进行酸浸7小时～9小时，经筛分后制得所述酸浸金刚石。
基于上述，所述混合酸由体积比为(1～2)：1的浓硝酸和浓硫酸组成，所述浓硝酸的质量百分数为95%～98%，所述浓硝酸的质量百分数为65%。
本发明还提供一种由上述金刚石提纯方法得到的金刚石的应用，所述金刚石作为与树脂结合剂相结合的磨料颗粒。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明对金刚石合成棒进行电解、酸浸后采用高温处理纯化和筛分处理等物理方法除去金刚石合成棒中的石墨和叶腊石等杂质，避免了常规提纯方法中的酸洗和碱洗纯化的步骤，该方法简单实用、安全高效、节能环保，能大幅降低金刚石的提纯成本，提高金刚石的提纯工作效率。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种金刚石提纯方法，它包括以下步骤：
（1）首先取200 Kg的金刚石合成棒采用破碎机进行破碎，然后将破碎后的所述金刚石合成棒按照每袋15公斤置于电解槽内，向电解槽中加注电解液，接通电源，用盐酸和自来水调节并保持电解液PH值为1～2，控制电解直流电压为12V，破碎后的所述金刚石合成棒在集气罩内电解72小时。
（2）电解过程结束后卸出合成棒，用棒磨机将其研磨成泥浆状，用摇床筛选出泥浆中的石墨等杂质，筛选出的杂质重复上述研磨、过滤步骤从而制得初选金刚石泥浆；然后按照每公斤泥浆物加入混合酸200毫升进行酸浸8小时，经摇床筛分制得酸浸金刚石；其中所述混合酸由体积比为1：1的浓硝酸和浓硫酸组成，所述浓硝酸的质量百分数为95%～98%，所述浓硝酸的质量百分数为65%。
（3）将所述酸浸金刚石铺设在不锈钢托盘中并控制物料厚度小于50毫米，并置于硅碳棒加热节能炉内进行热处理4小时，控制硅碳棒加热节能炉炉腔温度为620℃，加热结束后采用摇床摇选，取出明显微量杂质，倒去流动水分，重复上述热处理和筛分步骤即可得到纯净的树脂结合剂使用金刚石。
由本实施例提供的金刚石提纯方法得到的金刚石，可作为与树脂结合剂相结合的磨料颗粒。
实施例2
本实施例提供一种金刚石提纯方法，具体步骤与实施例1中的大致相同，不同之处在于：
所述步骤（1）中，控制电解液PH值为1、控制电解直流电压为10V之间，破碎后的所述金刚石合成棒在集气罩内电解75小时；
所述步骤（2）中，所述混合酸由体积比为2：1的浓硝酸和浓硫酸组成，所述浓硝酸的质量百分数为95%～98%，所述浓硝酸的质量百分数为65%。
所述步骤（3）中，控制硅碳棒加热节能炉炉腔温度为600℃，热处理时间为3小时。
由本实施例提供的金刚石提纯方法得到的金刚石，可作为与树脂结合剂相结合的磨料颗粒。
实施例3
本实施例提供一种金刚石提纯方法，具体步骤与实施例1中的大致相同，不同之处在于：
所述步骤（1）中，控制电解液PH值为1、控制电解直流电压为8V之间，破碎后的所述金刚石合成棒在集气罩内电解70小时；
所述步骤（2）中，所述混合酸由体积比为1.5：1的浓硝酸和浓硫酸组成,所述浓硝酸的质量百分数为95%～98%，所述浓硝酸的质量百分数为65%。
所述步骤（3）中，控制硅碳棒加热节能炉炉腔温度为580℃，热处理时间为4小时。
由本实施例提供的金刚石提纯方法得到的金刚石，可作为与树脂结合剂相结合的磨料颗粒。
对比试验
对比试验提供一种常规的金刚石提纯工艺，具体步骤包括：
（1）首先取200 Kg的金刚石合成棒采用破碎机进行破碎，然后将破碎后的所述金刚石合成棒按照每袋15公斤置于电解槽内，向电解槽中加注电解液，接通电源，用盐酸和自来水调节并保持电解液PH值为1～2，控制电解直流电压为12V，破碎后的所述金刚石合成棒在集气罩内电解72小时。
（2）电解过程结束后卸出合成棒，用棒磨机将其研磨成泥浆状，用摇床筛选出泥浆中的石墨等杂质，筛选出的杂质重复上述研磨、过滤步骤从而制得初选金刚石泥浆；然后按照每公斤泥浆物加入混合酸200毫升进行酸浸8小时，经摇床筛分制得酸浸金刚石；其中所述混合酸由体积比为1：1的浓硝酸和浓硫酸组成，所述浓硝酸的质量百分数为95%～98%，所述浓硝酸的质量百分数为65%。
（3）采用硫酸和硝酸对所述酸浸金刚石进行纯化处理3小时，然后采用氢氧化钠中和；再用氢氧化钠和氢氧化钾进行纯化处理3小时，采用盐酸中和，经筛分后得到常规提纯的金刚石产品。
依次对实施例1和对比试验所得到的提纯金刚石进行纯度和成分检测，检测方法为：以强酸加热浸两种提纯金刚石后，用ICP-AES法或AAS法测定酸浸提出的杂质含量，NH4 +和阴离子等杂质是以高纯水浸泡两种提纯金刚石后，采用IC法进行测定。
检测结果表明：两种不同提纯工艺所得的金刚石中的杂质含量均符合国家标准，失重损耗相同，晶体外观无明显差异，冲击韧性无明显差异，粒度分布无明显差异。但本发明在对金刚石合成棒进行电解、酸浸后采用高温处理纯化和筛分处理等物理方法除去金刚石合成棒中的石墨和叶腊石等杂质，避免了常规提纯方法中的酸洗和碱洗纯化的步骤，该方法简单实用、安全高效、节能环保，能大幅降低金刚石的提纯成本并能提高金刚石提纯效率。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种金刚石提纯方法，其包括以下步骤：
（1）采用酸性电解液对破碎的金刚石合成棒进行电解处理，制得初选金刚石；
（2）对所述初选金刚石进行研磨、筛分、酸浸处理，制得粒度为20目～600目的酸浸金刚石；
（3）先对所述酸浸金刚石在580℃～620℃进行热处理，再进行筛分提纯处理，制得纯化的金刚石。
2.根据权利要求1所述的金刚石提纯方法，其特征在于，所述步骤（1）包括：首先将金刚石合成棒进行破碎，然后采用pH值为1～2的电解液，并以6V～12V直流电压对破碎的所述金刚石合成棒进行电解70小时～75小时，获得所述初选金刚石。
3.根据权利要求1或2所述的金刚石提纯方法，其特征在于，所述步骤（2）包括：将所述初选金刚石研磨成泥浆状，经20目～600目的筛过滤得到过滤泥浆，然后向所述过滤泥浆中加入混合酸进行酸浸7小时～9小时，经筛分后制得所述酸浸金刚石。
4.根据权利要求3所述的金刚石提纯方法，其特征在于，所述混合酸由体积比为(1～2)：1的浓硝酸和浓硫酸组成，所述浓硝酸的质量百分数为95%～98%，所述浓硝酸的质量百分数为65%。
5.一种由权利要求1～4任一项所述的金刚石提纯方法得到的金刚石的应用，其特征在于，所述金刚石作为与树脂结合剂相结合的磨料颗粒。
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