DE1667690A1

DE1667690A1 - Verfahren zur Gewinnung von Diamanten aus einem Gemisch von Diamant und Kohlenstoff

Info

Publication number: DE1667690A1
Application number: DE19651667690
Authority: DE
Inventors: Kruse Juergen Max
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1964-05-19
Filing date: 1965-05-19
Publication date: 1971-07-22
Also published as: BE664177A; IL23569A; CH476639A; NL152513B; DE1567746B2; CH489431A; JPS5410558B1; DE1567746A1; SE316155B; NL6506395A; DE1667691A1; FR1445573A; LU48636A1

Description

B e s c h r e i b u n R Verfahren zur Gewinnunß von Diamanten aus einem Gemisch von Diamant und Kohlenstoff Bei der synthetischen Herstellung von Diamanten aus kohlenstoffhaltigen Produkten, insbesondere aus Graphit nach der statischen oder dynamischen Methode erhält man das nicht umgewandelte kohlenstoffhaltige Material im Gemisch mit dem gebildeten Diamant. Aus diesem Gemisch mußten bisher die Diamantkristallite von Hand oder durch ein zeitraubendes und aufwendiges Sieben aussortiert werden. Selbstverständlich gehen bei diesem Verfahren kleinste Diamantteilchen, die sich jedoch industriell verwerten lassen, verloren.
Die Synthese von Diamanten aus einem kohlenstoffhaltigen Material ist eine wichtige Entwicklung in den letzten Jahrzehnten. Es sind bereits verschiedene Diamantsynthesen ausgearbeitet worden (z. B. USA-Patentschrift 2 947 609, 2 947 610, 3 238 019) und auch verschiedene Verfahren zur Diamantsynthese vorgeschlagen worden, z. B. nach dem älteren Patent 1 567 746 und 16 67 688.. Die Gewinnung der Diamanten aus dem Gemisch mit nicht umgesetztem Kohlenstoffmaterial stellt zwei wesentliche Probleme dar und zwar 1) die Arbeitsbedingungen zur Umwandlung des Kohlenstoffs in ein leicht entfernbares Produkt führen häufig zu einem Angriff auf die Diamanten selbst und 2) die synthetischen Diamanten besitzen oft eine extrem geringe Korngröße z. B. bis herunter zu ca. 1/um, so daß es bei den verschiedenen Aufarbeitungsmethoden zu beträchtlichen Verlusten kommen kann.
Die Erfindung bringt nun ein Verfahren zur Gewinnung von Diamanten aus einem innigen Gemisch mit einem Kohlenstoff, insbesondere Graphit, wie es bei der Diamantsynthese erhalten wird.
Nach dem erfindungsgemäBen Verfahren wird das diamanthaltige Kohlenstoffmaterial mit Bleioxid in Luft oder Sauerstoff auf eine höhere Temperatur, vorzugsweise bis 430°C erhitzt ; dabei wird derbiamant nicht angegriffen, der Kohlenstoff jedoch vollständig zu Kohlendioxid umgesetzt.
Fürdas erfindungsgemäße Verfahren können die verschiedensten Bleioxide nämlich PbO, PbO2, Pb203 oder Ph304 und deren Gemische angewandt werden. Selbstverständlich lassen sich auch Bleiverbindungen anwenden, die bei den Reaktionstemperaturen in situ Bleioxid liefern, wie das Carbonat, Hydroxid, Nitrat oder Acetat.
Die Bleioxide wendet man vorzugsweise mit einer Korngröße unter ca. 1 mm, insbesondere unter ca. 50lux an. Der Kohlenstoff, insbesondere der Graphit, soll ebenfalls eine Korngrdße unter 1 mm, vorzugsweise unter 0. 2 m besitzen.
Die anzuwendende Menge an Bleioxiden bzwo Bleioxid liefernden Verbindungen, bezogen auf das Gemisch von Kohlenstoff und Diamant, kann weitgehend schwanken, ist jedoch umgekehrt proportional zur Reaktionstemperatur und -zeit. Im allgemeinen sollen mindestens 5 % Bleioxid, vorzugsweise 10 bis 100 %, vorliegen. höhere Bleioxidmengen bringen nichts und sind nur koststpielig wegen des hohen Chemikalienverbrauchs bei deren Auflosung.
Die erforderliche Reaktionszeit hängt von den verschiedensten Faktoren ab, wie der Dichte des Gemischs, der Reaktionsfähigkeiildes Kohlenstoffs, bei einer evtl. Bewegung des Systems, also unter Rütteln oder Rühren und auch mit welcher Geschwindigkeit die gebildeten Gase abgeführt und das sauerstoffhaltige Gas zugeführt werden.
Die Reaktion wird voraigsweise zwischen 250 und 550°C, vorzugsweise unter 500°C, insbesondere zwischen 350 und 430C durchgeführt. Hierfür benötigt man ungefähr 12 h und darder.
Mit steigender Temperatur steigt auch die Geschwindigkeit der Rückbildung des Diamanten zu Graphit, so daß man nur solche Temperaturen anvenden soll, bei welchen die Rückumwandlung des Diamanten in Graphit noch sehr langsam vonstatten geht.
Nach der erfindungsgemäßen selektiven Oxydation erfolgt die Trennung des surU¢kgebliebenen Diamanten von den Bleioxiden mit Hilfe einer Säure wie Salpetersäure, Essigsäure, Salzsäure, Zitronensäure oder Athylendiamintetraessigsäure.
Chromionen sollten sich jedoch nicht im Reaktionssystem befinden.
Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1 : A.) In einer Kugelmühle mit Stahlkugeln wurde gemischt : 1) 39, 6 g Graphit und zwar synthetischer Graphit fUr die Spektrographie mit weniger als 6 ppm Verunreinigungen, KorngröBe etwa 44/um, 2) 0,4 4 g natürliche Diamanten, Körnung 1/um, 3) 5, 2 g PbO gelb, Körnung etwa 44/um.
Das Pulvergemisch wurde 24 h in einer flachen Schale (Schichthöhe etwa 9, 5 mm) in einem Ofen bei 425°C mit einer lose schliessenden Tür, um eine Luftzirkulation zu gestatten, erhitzt. Anschließend wurde die Masse mit 200 cm3 Essigsäure (99, 7% ig) angerührt, die Uberstehende Fltssigkeit abgegossen, die Feststoffe mit 1000 cm3 destilliertem Wasser gewaschen und diese dann mit 50 cm3 Salzsäure (36% ig) versetzt. Die überstehende FlUssigkeit wurde abgegossen, die Feststoffe nochmals mit 1000 cm destilliertem Wasser gewaschen und bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, Ausbeute : 0, 69 g. Die Rdntgenanalyse ergab nur Diamant und Graphit, wovon der Hauptteil Diamant war.
B.) Die Maßnahmen der Verfahrensweise A wurden wiederholt, jedoch hier 2 g Graphit, 2 gDiamant und 2 g PbO angewandt. Man erhielt 2, 84 g, die nach der Röntgenanalyse im wesentlichen Diamant mit einem Restgehalt von Graphit waren.
C.) Die MaBnahmen der Verfahrensweise A wurden wiederholt, jedoch 38 g Graphit, 2 g Diamant und 5, 2 g PbO angewandt. Nach der Röntgenanalyse bestanden die erhaltenen 2,33g in der Hauptsache aus Diamant, Rest Graphit.
D.) Die Verfahrensprodukte A, B und C wurden vereinigt und mit 2, 5 g PbO gelb gemischt entsprechend Verfahrensweise A 65 h erhitzt, mit Saure behandelt, gewaschen und getrocknet.
Man erhielt 4, 11 Diamant, Graphit konnte nicht mehr nachgewiesen werden.
Beispiel 2 : Es wurde eine Charge von 0, 45 kg Graphit und Diamant hergestellt, indem unter der Einwirkung von Sprengkraft @ zur Umwandlung des Kohlenstoffs in Diamant herangezogen worden ist. Die Charge wurde zur Auflösung des Eisens @it verdünnter Salpetersäure behandelt, der Rückstand mit Königswasser zur Entfernung des restlichen Metalls verrührt, tit FluBsäure zur Entfernung der Silicate abgeraucht, mit jo-sser gewaschen und getroclmet (DP 15 67 746). Dem Gemisch @urden nun 0, 11 kg Bleioxid Pb304 zugesetzt, das ganze ca. 1 h @@ der Kugelmühle gemischt, der MUhlenaustrag in einer Schale bei einer Schichthöhe von etwa 3, 175 mm verteilt und die Schale in einem Ofen auf 420°C mit Luftströmung mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 1/min erhitzt. Nachdem das Material unter diesen Bedingungen 24 h belassen wurde, konnte der Ofen abkühlen, die Schale wurde ausgetragen.
Die Masse wurde nun mit 110 cm3 Königswasser mit einer Temperatur von 95°C ca. 1 h behandelt, um die Bleiverbindungen in die Chloride bzw. Nitrate zu überführen. Man verwendete fUr diesen Zweck ein Gemisch 4 s 1 von Salzsäure (37% ig) und Salpetersäure (6 oig). Die Feststoffe wurden noch heiß zentrifugiert und die Säuren abgegossen. Die Rückstand wurde mit heißem Wasser (ca. 40°C) bis auf einen pH-Wert von 4 gewaschen und dann bei 24°C 1 h mit 680 cm3 einer 38% igen, wässrigen Lösung von Tetranatriumäthylendiamintetraacetat behandelt, um die Bleichloride zu losen. Dann wurde zentrifugiert, die Feststoffe gewaschen und zur Entfernung von silicatischem Material mit 52 %iger Flußsäure behandelt. Nach neurelichem Zentrifugieren wurden die Feststoffe gewaschen und getrocknet.
Man erhielt 0, 09 kg Diamanten mit weniger als 0, 2 % Graphit.
Beispiel 3 : Bach DP16 67 688. wurde eine Charge von 0, 45 kg aus Kohlenstoff und Diamant hergestellt, indem ein Gemisch von Asetylenruß und Stahlschrot mit Hilfe von Sprengkeaft umgesetzt worden ist. lm Sinne des Beispiels 2 wurde aufgearbeitet mit Ausnahme, daß die Oxydation in der Luft nur 36 h in An-@pruch nahm. Man erhielt 81, 65 g im wesentlichen reinen D Verden die Beispiele 1 bis 3 unter Verwendung von reinem Sauerstoff anstelle von Luft und einer Oxydationstemperatur @@ 400°C nachgearbeitet, so erhält man im wesentlichen sche Ergebnisse.
Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Gewinnung von Diamanten aus einem Gemisch von Diamanten und Kohlenstoff, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß man den Kohlenstoff in Uegenwart eines Bleioxids bzw. einer unter den Verfahrensbedingungen ein Bleioxid liefernden Bleiverbindung mit Luft oder molekularem Sauerstoff bei erhöhter Temperatur selektiv oxydiert.
2. Verfallren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß man bei einer Temperatur zwischen 250 bis 350, insbesondere 350 bis 500°C, speziell 380 bis 430°C oxydiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ek e n n z e i c h n e t, daß man zumindest etwa 12 h oxydiert.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g ek e n n z e i c h n e t, daß man zur Entfernung der Bleiverbindungen das selektiv oxydierte Produkt mit einer Säure behandelt.