本发明属于金刚石微粉制造领域,尤其涉及一种提纯金刚石微粉的方法。
背景技术:
1、金刚石微粉,作为超硬材料的代表,因其独特的物理、化学性质,在高科技领域展现出广泛的应用潜力。这些微粉主要由纯碳构成,具有极高的硬度、热导率和电绝缘性,使得它们成为制造精密研磨工具、高级切割刀具、电子元件散热片、宝石加工、光学元件以及医疗植入物等领域的关键材料。尤其是在精密加工、半导体制造及先进材料科学中,高纯度金刚石微粉的需求日益增长,对产品的性能提出了更高要求。
2、目前,金刚石微粉一般是由大颗粒多晶金刚石经破碎之后,经提纯、洗酸和分选之后得到粒径集中的金刚石微粉。常用的提纯方法有hclo4酸洗氧化提纯法和h2so4+kmno4等氧化还原提纯法。使用大量强酸会产生废酸和有毒气体污染,hclo4还有爆炸的危险,且成本较高。也有研究采用稀硝酸高压提纯法(8-12mpa),该方法必须建立在完整的酸蒸汽和气体收集回收利用系统,但方法对设备的耐腐蚀、耐高压高温等要求,成本较高。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种提纯金刚石微粉的方法,以解决在保证生成安全的前提下低成本提纯金刚石微粉的技术问题。
2、为实现上述目的,本发明的一种提纯金刚石微粉的方法的具体技术方案如下:
3、一种提纯金刚石微粉的方法包括以下步骤:
4、s1、将金刚石破碎,筛选得到金刚石微粉;
5、s2、将上一步骤得到的金刚石微粉加入酸性溶液中混合均匀,得到微粉酸性溶液;
6、s3、将铈盐加入上一步骤得到的微粉酸性溶液中混合均匀,得到固液混合溶液;
7、s4、将上一步骤得到的固液混合溶液加温高速搅拌混合均匀;
8、s5、将上一步骤搅拌混合后得到的固液混合溶液用纯水洗涤至中性,分离出金刚石微粉;
9、s6、将上一步骤得到的金刚石微粉高温干燥后,得到纯净的金刚石微粉。
10、作为本发明的进一步改进,s2中通过搅拌装置将金刚石微粉在酸性溶液中以100~140r/min的搅拌速度混合均匀。
11、作为本发明的进一步改进,s3中通过搅拌装置将铈盐在微粉酸性溶液中以100~140r/min的搅拌速度混合均匀。
12、作为本发明的进一步改进,s4中将固液混合溶液升温至70~150℃,通过搅拌装置以230~250r/min的搅拌速度混合均匀。
13、作为本发明的进一步改进,s5中固液混合溶液经纯水洗涤后,通过离心分离的方式分离出金刚石微粉。
14、作为本发明的进一步改进,s5中固液混合溶液用纯水洗涤至ph值为6~8。
15、作为本发明的进一步改进,所述酸性溶液为硫酸,所述铈盐为硫酸铈铵;
16、s2中金刚石微粉与硫酸溶液的固液比为1:1~1:1.1w/v;
17、s3中硫酸铈铵与金刚石微粉的质量比为1:0.9~1:1.1;
18、s4中固液混合溶液在75~85℃下,以230~250r/min的搅拌速度搅拌混合1小时;
19、s6中在110~130℃下干燥6小时。
20、作为本发明的进一步改进,所述酸性溶液为盐酸,所述铈盐为硝酸铈铵;
21、s2中金刚石微粉与盐酸溶液的固液比为1:10~1:11w/v;
22、s3中硝酸铈铵与金刚石微粉的质量比为1:19~1:21;
23、s4中固液混合溶液在110~130℃下,以230~250r/min的搅拌速度搅拌混合4小时;
24、s6中金刚石微粉在170~190℃下干燥8小时。
25、作为本发明的进一步改进,所述酸性溶液为硫酸、盐酸、硝酸中的一种,所述铈盐为硫酸铈铵或硝酸铈铵。
26、有益效果:
27、用酸性溶液结合特定的铈盐(硫酸铈铵或硝酸铈铵),有效去除金刚石微粉中的杂质,尤其是金属杂质,提高了提纯效率,所得金刚石微粉纯度显著提高,满足了精密加工、半导体制造等高端领域的高标准要求。
28、通过精确控制酸性溶液浓度、固液比以及温度条件,减少了有害物质排放,且后续的纯水洗涤及离心分离步骤确保了处理过程的清洁性,降低了对环境的影响。
29、本方法避免了使用高风险的化学试剂和极端条件,如高温高压,从而大幅降低了操作过程中的安全隐患,确保了生产安全。
30、通过优化的搅拌速度和时间控制,以及合理的固液比与质量比设定,本方法在保证提纯效果的同时,减少了能源消耗和原材料浪费,降低了生产成本。
31、本发明提供了两种不同的酸性溶液(硫酸和盐酸)及对应的铈盐方案,适应了不同类型的金刚石微粉提纯需求,增强了方法的灵活性和实用性。
32、具体细化的操作参数,如特定的搅拌速度和温度范围,确保了每一步处理的均匀性和有效性,提高了整体工艺的可控性和重复性,适合规模化生产。
33、综上所述,本发明提供了一种高效、环保且成本效益高的金刚石微粉提纯方法,不仅解决了现有技术中存在的环境污染、安全风险和成本高昂等问题,而且提升了最终产品的质量和市场竞争力,具有显著的实用价值和社会经济效益。
1.一种提纯金刚石微粉的方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的提纯金刚石微粉的方法,其特征在于,s2中通过搅拌装置将金刚石微粉在酸性溶液中以100~140r/min的搅拌速度混合均匀。
3.根据权利要求2所述的提纯金刚石微粉的方法,其特征在于,s3中通过搅拌装置将铈盐在微粉酸性溶液中以100~140r/min的搅拌速度混合均匀。
4.根据权利要求3所述的提纯金刚石微粉的方法,其特征在于,s4中将固液混合溶液升温至70~150℃,通过搅拌装置以230~250r/min的搅拌速度混合均匀。
5.根据权利要求4所述的提纯金刚石微粉的方法,其特征在于,s5中固液混合溶液经纯水洗涤后,通过离心分离的方式分离出金刚石微粉。
6.根据权利要求1所述的提纯金刚石微粉的方法,其特征在于,s5中固液混合溶液用纯水洗涤至ph值为6~8。
7.根据权利要求5所述的提纯金刚石微粉的方法,其特征在于,所述酸性溶液为硫酸,所述铈盐为硫酸铈铵;
8.根据权利要求5所述的提纯金刚石微粉的方法,其特征在于,所述酸性溶液为盐酸,所述铈盐为硝酸铈铵;
9.根据权利要求1所述的提纯金刚石微粉的方法,其特征在于,所述酸性溶液为硫酸、盐酸、硝酸中的一种,所述铈盐为硫酸铈铵或硝酸铈铵。