石墨兩種多型的分離方法及設備的制作方法

專利名稱:石墨兩種多型的分離方法及設備的制作方法
本發明為石墨3R型與2H型分離方法及設備。屬于微觀性質相近的物質的分離技術。
早在1917年和1943年就分別測定出石墨的2H型和3R型晶體結構。石墨屬層狀晶體結構，每層晶格都是由碳原子組成的六方網格，這些網格有規律地重疊排列就構成石墨晶體。由于這些網格一層層排列的方式不同，形成不同的多型。2H型石墨第二層網格重疊時要旋轉180°，第三層與第一層完全重復形成六方晶格;而3R型石墨第二層網格旋轉120°，第三層旋轉240°，第四層與第一層完全重復形成菱方晶格。菱方晶格石墨的碳原子排列方式更接近于金剛石晶格的碳原子排列方式。因此在用石墨合成金剛石時，3R型石墨容易轉變為金剛石，而2H型石墨很難轉變成金剛石，需要由2H型石墨轉變成3R型石墨再轉變成金剛石。
天然或人工合成石墨中3R型約占14%，2H型約占80%，其余為二者混合型。近些年在生產實踐中發現采用爆炸法用石墨合成金剛石時，只有石墨中的3R型轉變為金剛石，采用靜壓法也是如此。本發明的石墨3R型與2H型分離方法及設備就是為了從天然或人工石墨中分離出3R型石墨作為原料合成金剛石。
石墨3R型與2H型分離方法原理是利用函數重液法。重液也和其它物質一樣，熱脹冷縮。本方法應用的新型無毒重液的溫度每升高1℃，相對密度減少0.0010～0.0016(即△D/△t＝0.0010～0.0016，式中D為重液的相對密度，t為攝氏溫度)，新型無毒重液的相對密度與溫度呈一定函數關系。利用本發明的專用設備，重液溫度可控制的精度為±0.2℃。這樣，考慮到其它影響因素兩種固體物質只要有0.004以上的相對密度差就可以分開。而3R型石墨與2H型石墨的相對密度差為0.06～0.08應用與石墨的相對密度相近的一種新型無毒重液作為介質，調節重液溫度使其相對密度在2H型石墨與3R型石墨的相對密度之間使2H型石墨上浮、3R型石墨下沉從而得到分離。
如圖描述了石墨3R型與2H型分離設備的結構特征和工作原理，將恒溫水槽(容積5～10升)內的水通過電熱器(1)(2000W/220V)升溫。水銀接點溫度計(7)可保證控制溫度在預定范圍內，并通過溫度數字顯示器(10)直接給出溫度數值。攪拌漿(3)的作用是使水槽內水溫盡量均勻。溫水通過微型水泵(6)的啟動流經重液預熱杯(12)和分選杯(15)的水套返回水槽進行循環。重液預熱杯和分選杯內的重液溫度通過水銀接點溫度計(12)和(16)分別控制，并在溫度數字顯示器調節轉換開關后隨時讀出。分選杯支架(8)起到支承分選杯(15)、重液預熱杯(11)、溫度數字顯示器(10)和用于接收輕物料的燒杯(17)的作用。重液預熱杯下的玻璃旋塞(9)用來控制分選杯(15)沖入重液的流量和流速，以保證溢流口溢流穩定。金屬卡子(18)用來控制分選杯(15)下口膠管的開閉，使需排放的相對密度較大的物料平穩排入燒杯(14)中。水槽與重液預熱杯、分選杯間水管和重液預熱杯與分選杯間重液管路及分選杯下口連接管均為膠管(13)。
以石墨3R型與2H型分離為例，說明其操作步驟如下將一種與石墨的相對密度相近的一種新型無毒重液置入重液預熱杯(11)和分選杯(15)內，石墨粉放入分選杯重液內，由于選用重液的相對密度與石墨相近，石墨顆粒或呈基本漂浮態或呈基本沉淀態。假定基本呈沉淀態。啟動電熱器(1)和攪拌漿(3)，啟動微型水泵(6)使水進行循環。轉換溫度數字顯示器開關，即可隨意讀出水槽(5)內的水溫、重液預熱杯和分選杯內的重液溫度。并可通過水銀接點溫度計(7)、(12)、(16)分別控制水溫、重液溫度到選定值。如確定了分選杯內重液最佳溫度后，即可通過水銀接點溫度計(16)保證溫度波動在±0.7℃內。此時，2H型石墨逐漸上浮到重液表面，通過反復開閉旋塞(9)調節重液沖入量，使上浮的2H型石墨逐漸從分選杯上部的溢流口流入燒杯(17)內。待上浮石墨全部溢出后，調節分選杯口下面的金屬卡子(18)使膠管開啟，分選杯下部3R型石墨即放入燒杯(14)內。3R型與2H型石墨的分離過程即告結束。
石墨3R型與2H型分離設備簡單、無污染、能耗低、分離精度高。應用本發明的石墨3R型與2H型分離方法和設備從天然或人工合成的石墨中分離出3R型石墨，用其作為原料合成金剛石大大提高了轉化率、降低了生產成本。
應用本發明的工藝和設備可分離相對密度小于3.6、相對密度差大于0.004、粒度大于180目的固體物料。可用于有用物質的提純、有害雜質的檢出、質量檢測與分級。例如人造金剛石聚晶的無損檢驗和分級、含包裹體與不含包裹體的人造金剛石單晶的分離、單礦物提純、麩酸鈉含量不同的味精的分離、不同壁厚的空心玻璃微珠的分離、黃玉的檢測與分選、天然珍珠與人工珍珠的檢測等。
權利要求
1.石墨3R型與2H型分離方法其特征是應用與石墨的相對密度相近的一種新型無毒重液作為介質，調節重液溫度使其相對密度在2H型石墨與3R型石墨的相對密度之間。
2.由恒溫水槽(5)、槽內電熱器(1)和(2)、攪拌漿(3)、半導體制冷器(4)、微型水泵(6)、水銀接點溫度計(7)及(12)和(16)、分選杯支架(8)、溫度數字顯示器(10)、旋塞(9)、金屬卡子(18)、燒杯(14)和(17)、還有膠管(13)組成的石墨3R型與2H型分離設備其特征是有一個重液預熱杯(11)和分選杯(15)。
3.如權利要求
2所述的石墨3R型與2H型分離設備其特征在于重液預熱杯(11)為帶水套的玻璃漏斗。
4.如權利要求
2所述的石墨3R型與2H型分離設備其特征在于分選杯為帶水套和溢流口的玻璃漏斗，分選杯圓筒部(上部)高40～250mm，園錐部(下部)內壁錐度(內壁與中心線夾角)小于50°。
專利摘要
石墨3R型與2H型分離方法及設備是一種新的用重液分離微觀性質相近的物質的工藝和設備。該設備根據函數重液法原理操作，對存在微觀性質差異的同種物料(礦物和工業品，如3R型與2H型石墨。)進行分離。它由恒溫水槽、帶水套的重液預熱杯和分選杯及溫度數字顯示器等部件組成，使用新型無毒重液工作。適用范圍為相對密度小于3.6、相對密度差大于0.004、粒度大于180目的固體物料。具有設備簡單、無污染、能耗低、分離效果好等特點。
文檔編號B03B5/44GK87103661SQ87103661
公開日1988年11月30日 申請日期1987年5月19日
發明者朱家永, 劉忠效, 董立群, 李蘭香, 于明, 高巖, 姜顯春, 喬書森, 李祥生, 王春田 申請人:吉林省冶金研究所