Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania zanieczyszczen od diamentu, zwlaszcza syntetycznego, otrzymywanego w wyniku przemiany polimorficznej grafitu.Odzyskiwanie diamentu z mieszaniny grafitu i dia¬ mentu, takiej; jaka np. otrzymuje sie przy wytwarzaniu syntetycznego diamentu z grafitu stanowi w znanym sta¬ nie techniki powazny problem po pierwsze dlatego, ze grafit i diament,jako postacie wegla, posiadaja podobne wlasciwosci chemiczne. Druga przyczyna, wystepujaca zwlaszcza w przypadku tworzenia syntetycznego dia¬ mentu jest to, ze czastki diamentu sa male i trudne do odzyskania znanymi sposobami.Sposób odzyskiwania diamentu z jego mieszaniny z grafitem przedstawiono w brytyjskim opisie patentowym nr 1115649. Tenznany sposóbjest procesem skompliko¬ wanym, w którym, jak wynika z przykladu, produkt trzeba dodatkowo ogrzewac przez 65 godzin. Sposobu .tego nie mozna stosowac do mieszanin grafitowo- diamentowych zawierajacych jony chromu, a ponadto nie pozwala on na wyodrebnienie diamentu z mieszaniny zawierajacej równiez katalizator i ceramike.Wlasciwa synteze diamentów przeprowadza sie w odpowiednio uformowanych zlepkach, zawierajacych grafit i katalizator, którym najczesciej jest metal. Zlepki te sa otoczone oslona ceramiczna oraz plytkami metalo¬ wymi (elektrody) doprowadzajacymi prad elektryczny.Znaczna czesc oslony ceramicznej oraz elektrody usuwa sie w sposób mechaniczny.-Pozostala czesc, tak .zwane zlepki zawierajace ziarno diamentowe, sa zanieczy¬ szczone nieprzekrystalizowanym grafitem, katalizato¬ rem oraz resztkami Ceramiki.Sposób wedlug wynalazku zapewnia bardziej opla¬ calne i dokladne oddzielenie ziarna diamentowego od wyzej wymienionych zanieczyszczen.Sposób oddzielenia zanieczyszczen od diamentu zawierajacego katalizator, grafit i ceramike, polega wed¬ lug wynalazku na tym, ze diament znajdujacy sie w pola¬ czeniu z katalizatorem, grafitem i ceramika, w postaci bryly lub proszku, trawi sie kwasami nieorganicznymi lub ich mieszaninami, korzystnie kwasem azotowym, usuwa sie produkt trawienia, nastepniespalasie w tempe¬ raturze 500°—800°C, po czym pozostalosci grafitu utle¬ nia sie roztworem dwuchromianu potasu w kwasie nieorganicznym. Uzyskany pólprodukt poddaje sieflota¬ cji, nastepnie stapia sie z wodorotlenkami lubweglanami, wzglednie z ich mieszanina, korzystnie z mieszanina NaOH i Na2C03, w temperaturze nie wyzszej niz 900°C, korzystnie nizszej, po czym usuwa sie oddzielone zanie¬ czyszczenia, naprzykladprzezdekantacje lubprzemywa¬ nie kwasami.W procesie wedlug wynalazku grafit mozna takze usu¬ nac tylko przez spalanie lub utlenianie.Modyfikacja sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze diament znajdujacy sie w polaczeniu z metalem, stanowiacym katalizator, grafitem i ceramika, w postaci bryly lub proszku, trawi sie kwasami nieorganicznymi lub ich mieszaninami, korzystnie kwasem azotowym,3 112 068 4 usuwa sie produkt trawienia, po czym utlenia sie roztwo¬ rem dwuchromianu potasu w kwasie nieorganicznym.Uzyskany pólprodukt poddaje sie flotacji, nastepnie sta¬ pia sie z wodorotlenkami lub weglanami wzglednie z ich mieszaninami, korzystnie z NaOH i NujCOj w tempera¬ turze nie wyzszej niz 900°C, korzystnie nizszej, po czym usuwa sie oddzielone zanieczyszczenia,na przyklad przez dekantacje lub przemywanie kwasami.W innym wykonaniu sposobu wedlug wynalazku, dia¬ ment znajdujacy sie w polaczeniu z metalem stanowia¬ cym katalizator, grafitem i ceramika, w postaci bryly lub proszku, trawi sie kwasami nieorganicznymi lub ich mie¬ sza ninami, korzystnie kwasem azotowym, oddziela sie produkt trawienia, po czym grafit usuwa sieprzez spala¬ nie w temperaturze 500°—800°C, ceramike usuwa sie przez stapianie z wodorotlenkami lub weglanami,*wzg¬ lednie z ich mieszaninami, korzystnie z NaOH i Na^O* w temperaturze nie wyzszej niz900°C, korzystnie nizszej, po czym usuwa sie oddzielone zanieczyszczenia na przy¬ klad przez dekantacje lub przemywanie kwasami.Tlenki azotu, wydzielajace sie w przypadku trawienia kwasem azotowym, ewentualnie w mieszaninie z innym kwasem nieorganicznym, neutralizujesieprzezabsorpcje w roztworach alkalicznych, na przyklad w roztworze weglanu sodu.Usuwanie metalu stanowiacego katalizator polega na rozpuszczeniu go w kwasie nieorganicznym lub w mie¬ szaninie kwasów nieorganicznych, przy czym korzystnie jest stosowac kwas azotowy. Proces ten przebiega w trzech stadiach. W pierwszym stadium rozpuszczeniu ulegaja odsloniete czesci metalu (52—54%). Dalszy prze¬ bieg procesu jest utrudniony, gdyz metal znajdujacy sie wewnatrz zlepków jest osloniety grafitem i ziarnem dia- mentowym. Z tego wzgledu nalezy rozluznic strukture zlepków. Operacje te prowadzi sie przy uzyciu roztworu dwuchromianu potasu w stezonym kwasie siarkowym lub dymiacego kwasu azotowego. W drugim stadium mase traktuje sie ponownie kwasem azotowym. Rozpu¬ szczeniu ulega praktycznie caly pozostaly metal. Moga pozostacjedynie resztki w ilosci okolo 1%. Usuwasieje w dalszych etapach procesu oczyszczania, np. po usunieciu grafitu lub po usunieciu grafitu i ceramiki (III stadium rozpuszczania).Nastepnym etapem procesu wedlug wynalazku jest usuwanie grafitu. Grafit mozna usunac przez spalanie w temperaturze 500°—800°C, przez utlenianie roztworem K2CT2O7 w kwasie nieorganicznym albo przez spalanie w wyzej podanym zakresie temperatur z nastepnym utle¬ nianiem pozostalosci grafitu roztworem K2CT2O7wkwa¬ sie nieorganicznym, korzystnie w stezonym H2SO4.Kazda z tych metod daje dobre wyniki Jesli stosuje sie tylko spajanie, wówczas prowadzi sie je nieco dluzej, jednakze unika sie koniecznosci usuwania odpadów poreakcyjnych. W przypadku usuwam grafitu przez utlenianieRoztworem K2O2O7 w kwasienieorganicznym reakcja przebiegabardzoszybko. Podczai utleniania gra¬ fitu moze nastapic samoczynna flotacja jego czastek.Utlenianie grafitu roztworem KaCr/7 w kwasienieorga¬ nicznym, np. w stezonym H2SO4 prowadzi sie w kilku fazach ze wzgledu na silnie egzotermiczna reakcje. Spo¬ sób ten jest dogodny z tego wzgledu, ze znaczna czesc grafitu, okolo 40%, tworzy zawiesine i jest usuwana wraz z przereagowanym odczynnikiem. Utlenianiu ulega 98— 99% grafitu. Po usunieciu grafitu mozna przeprowadzic rozpuszczenie resztek metalu w kwasie azotowym.Nastepnie, przemyta i osuszona mase poddaje sie dal¬ szej obróbce w celu usuniecia resztek oslony ceramicznej.Tenetap procesu polega na stapianiu zanieczyszczonych zlepków z wodorotlenkami lub weglanami albo z ich mieszaninami, korzystnie z mieszanina NaOH i Na/X3.W wyniku reakcjipowstaja rozpuszczalne w wodzie krze¬ miany i glinokrzemiany. Po ich wylugowaniu usuwasiez otrzymanego ziarnadiamentowego ewentualnie pozosta¬ losci grafitu przez utlenianie wyzej opisanym sposobem.Otrzymane ziarno diamentowe wykazuje wysoki stopien czystosci.W procesie prowadzonym sposobem wedlug wyna¬ lazku straty ziarna diamentowego nie przekraczaja 1%.Na rysunku przedstawiono schematycznie aparature do rozpuszczania metalu, utlenianiagrafitu orazlugowa¬ nia po stopieniu z wodorotlenkami lub weglanami.Aparatura sklada sie z reaktora 1, do którego dopro¬ wadza sie reagenty z dozowników 5 i 6. Ogrzewanie reaktora zapewnia elektryczny uklad grzejny 4. Reaktor 1 jest polaczony przewodem 2 z kolumnaabsorpcyjna 3.Ponadto aparatura jest wyposazona w drugi reaktor 7 z ukladem grzejnym 8. Reagentydotegoreaktora wprowa¬ dza sie z dozowników 5 i 9. Zuzyte reagenty i scieki odprowadza sie z reaktorów 1 i 7 oraz zbiiornika 10, do odpowiednich komór 11, 12,13,14 i 15, a nastepnie do odpowiednich komór neutralizacyjnych A, C i N. Stapia¬ nie przeprowadza sie w osobnym piecu elektrycznym w parownicach niklowych. Usuwaniegrafituprzez spalanie równiez prowadzi sie w osobnym piecu elektrycznym.Wynalazek jest zilustrowany nizej podanymi przykla¬ dami.Przyklad I. A) Do reaktora 1 wprowadza sie 2 kg oczyszczonych mechanicznie zlepków. Po sprawdzeniu szczelnosci aparatury uruchamia sie pompe ssaco- tloczaca 16 u dozuje do reaktora3 dcm3 stezonego kwasu azotowego z dozownika 6. Zawartosc reaktora ogrzewa sie do temperatury 40—50°C i przerywa ogrzewanie. W tej temperaturze rozpoczyna si$ intensywna reakcja roz¬ puszczania metalu. Temperatura wzrasta do 80—90°C i utrzymuje sie ja przez caly czas^procesu trawienia.Wydzielajace sie tlenki azotu przedostaja sie przez prze- wód 2 do kolumny 3, gdzie sa absorbowane w 10% roztworze Na*COj. Roztwór Na^Oj cyrkulujc wobiegu zamknietym, miedzy kolumna 3, a zbiornikiem lt. W obiegu znajduje sie 40dcm3 roztworu NaaCOj, który wprowadza sie do zbiornikaltz dozownika 17. Wczasie trwania procesu rozpuszczania, przez reaktor 1 przepu¬ szcza sie strumien powietrza ze sprezarki 18. Po zakon¬ czeniu reakcji rozpuszczania metalu, z reaktora 1 usuwa sie resztki tlenków azotu i wylacza pompe 16. Zawartosc reaktora rozciencza sie do polowy jego objetosci zimna woda ze zbiornika 19. Scieki kieruje sie do komory 11, skad za pomoca pompy prózniowej 2i wprowadzasie je do komory 13. Operacje przemywaniaprzeprowadza sie kilkakrotnie. Do pozostalej w reaktorze 1 masywprowa-112 068 dza sie 4dcm3 roztworu dwuchromianu potasu w stezo¬ nym kwasie siarkowym (150g K2Cr207 w dcm3 kwasu) z dozownika 5. Reakcja zachodzi w bardzo krótkim czasie.Po jej zakonczeniu dodaje sie nastepnie 4 dcm3 roztworu KJCtJDi. Przereagowany odczynnik rozcienczasie zimna woda do uzyskania 1/2 objetosci reaktora i kieruje sie roztwór do komory 14. Do reaktora 1 ponownie wpro¬ wadza sie zimna wode celem przemycia osadu. Czynnosc te powtarza sie kilkakrotnie.Nastepnie mase w reaktorze traktuje sie 2dcm3 stezo¬ nego HNOa (po wlaczeniu pompy 16). Przebieg dalszego procesu rozpuszczania metalu jest analogiczny do opisa¬ nego wyzej.B) Po zakonczeniu tego procesu do przemytego w reaktorze 1 osadu dodaje sie dwukrotnie po 4 dcm3 roz¬ tworu K2CT2O7. Przereagowany odczynnik odprowadza sie do komory 14, po czym wprowadza sie do reaktora 1 kolejne dwie porcje roztworu utleniacza. Zuzyty roztwór K2CY2O7 kieruje sie do komory 14. Podczas reakcji utle¬ niania grafitu utrzymuje sie temperature 100—120°C.Pozostala w reaktorze mase przemywasie kilkakrotnie zimna woda, a powstale scieki odpompowuje sie do komory 14. W celu rozpuszczenia ewentualnych resztek % metalu do reaktora 1 wlewa sie jeden dcm3 stezonego HNO3. Warunki przebiegu reakcji i przemywania sa ana¬ logiczne do podanych wyzej. Przemyty osad przenosi sie na lejek Buchnera przez dolny zawór reaktora 1 idoklad¬ nie przemywa woda, a nastepnie metanolem. Osad suszy sie w temperaturze 100—110°C.C) Wysuszony osad dzieli sie na dwie czesci i przenosi do parownic niklowych o srednicy 20cm. Nastepnie dodaje sie NaOH i Na^CH Stosunek mas: osad, NaOH 1 NaiCOj powinien wynosic 1:1,5:1. Parownice wstawiasie do pieca elektrycznego. Temperatura stapiania wynosi 620CC, a czas 2—3 godzin. Parownice chlodzi sie w tem¬ peraturze otoczenia, a nastepnie wprowadza siedo reak¬ tora 7 na podstawkach podnosnego urzadzenia 21. Do reaktora 7 wlewa sie silnym struminiem goraca wode ze zbiornika 22, po czym przepuszcza iie strumien powie¬ trza ze sprezarki II*. Temperatura lugowania wynosi okolo 90°C. Utrzymanie tej temperatury zapewnia wla¬ czenie ukladu grzejnego L Lugowanie przeprowadza sie kilkakrotnie, az do calkowitego rozpuszczenia stopu.Powstale scieki odprowadza sie za pomoca pompy 2f z komory 12 do komory 11 W koncowej fazie ziarno diamentowe przemywaViejed- - nym dcm3 18% roztworu HC1, który wprowadza sie do dozownika 9. Osad przemywa sie woda, a scieki odpro¬ wadza do komory 15.Poniewaz ziarno diamentowe moze zawierac okolo 1% grafitu, dodatkowo utlenia sie go roztworem K2O2O7W temperaturze 110- 120°C. Po zakonczeniu reakcji ziarno diamentowe plucze sie kilkakrotnie zimna woda. Scieki usuwa sie do komory 14. Osad przenosi sie na lejek Buchnera przez dolny zawór reaktora 7, dokladnie prze¬ mywa wódaa nastepnie metanolem i suszy w temperatu¬ rze 100-UO°C. Otrzymany produkt wykazuje wysoki stopien czystosci.Scieki otrzymane w calym procesie technologicznym oczyszczania diamentu neutralizuje sie w odpowiednio do tego celu przystosowanych komorach neutralizacyj- nych. Scieki azotynowe neutralizuje sie w komorze A. chromowe w komorze C, natomiast komora N jest komora neutralizacji ogólnej.Przyklad II. Analogiczniejak w przykladzie l. do reaktora wprowadza sie 2 kg mechanicznie oczyszczo¬ nych zlepków, po czym dozuje sie 3 dcm3 stezonego kwasu azotowego i ogrzewa zawartosc reaktora do tem¬ peratury 40-5()°C. W tej temperaturze rozpoczyna sie intensywna reakcja rozpuszczania metalu. Temperatura wzrasta do 80-90°C i utrzymuje sie ja przez caly czas procesu trawienia. Wydzielajace sie tlenki azotu absor¬ buje sie w 10% roztworze Na^CO.. Po zakonczeniu reak¬ cji rozpuszczania metalu z reaktora usuwa sie resztki tlenków azotu. Zawartosc reaktora kilkakrotnie prze¬ mywa sie zimna woda. odprowadzajac scieki. Do pozo¬ stalej w reaktorze masy dodaje sie 4 dcm3 dymiacego kwasu azotowego. Wwyniku reakcji nastepuje rozluznie¬ nie struktury i usuniecie resztek metalu. Nastepnie dodaje sie wode i kilkakrotnie plucze. Przemyty osad przenosi sie na lejek Buchnera, przemywa woda oraz metanolem i suszy. Wysuszony osad przenosi sie do t parownic i spala grafit, znajdujacy sie we wsadzie, w piecu elektrycznym, w temperaturze 650°C przez okolo 3 godziny, ciagle mieszajac.Nastepnie parownice studzi sie. przenosi calosc do reaktora i utlenia sie pozostalosc grafitu przez dodanie 4 dcm3 roztworu K^r^O? w stezonym H2SO4. Pozostala w reaktorze mase przemywa sie kilkakrotnie zimna woda. Po wysuszeniu osad stapia sie z mieszanina NaOH i Na^CO* sposobem analogicznym do opisanego w przy¬ kladzie I C. Otrzymany produkt wykazuje wysoki sto¬ pien czystosci.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób oddzielenia zanieczyszczen od diamentu zawierajacego katalizator, grafit i ceramike, znamienny tyra. ze diament znajdujacy sie w polaczeniu z katalizato¬ rem, grafitem i ceramika, w postaci bryly lub proszku, trawi sie kwasami nieorganicznymi lub ich mieszani¬ nami, korzystnie kwasem azotowym, usuwa sie produkt trawienia, nastepnie spala sie w temperaturze 500-800°C. po czym pozostalosc grafitu utlenia sie roztworem.dwu¬ chromianu potasu w kwasie nieorganicznym, uzyskany pólprodukt poddaje sie flotacji, nastepnie stapia sie z wodorotlenkami lub weglanami, wzglednie z ich miesza¬ nina, korzystnie z mieszanina NaOH i Na^Oi,w tempe¬ raturze nie wyzszej niz 900°C, korzystnie nizszej,po czym usuwa sie oddzielone zanieczyszczenia, korzystnie przez dekantacje lub przemywanie kwasami. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tyra, ze tlenki azotu wytworzone w przypadku stosowania kwasu azo¬ towego ewentualnie w mieszaninie z innym kwasem nie¬ organicznym, neutralizuje sie przez absorpcje w roztworach alkalicznych. 3. Sposób oddzielania zanieczyszczen od diamentu zawierajacego katalizator, grafit i ceramike, znamienny tym, ze diament znajdujacy sie w polaczeniu z metalem stanowiacym katalizator, grafitem i ceramika, w postaci bryly lub proszku, trawi sie kwasami nieorganicznymi112 068 lub ich mieszaninami, korzystnie kwasem azotowym, usuwa sie produkt nawicnia. po czym utlenia sie roztwo¬ rem dwuchromianu potasu w kwasie nieorganicznym uzskan\ pólprodukt poddaje sie flotacji, nastepnie sta¬ pia sie z wodorotlenkami lub weglanami, wzglednie z ich mieszaninami, korzystnie z NaOH i Na2CO? w tempera¬ turze nie wyzszej niz 9U0 C, korzystnie nizszej, po czym usuwa sie oddzielone zanieczyszczenia, korzystnie przez dekantacje lub przemywanie kwasami. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze tlenki azotu wytworzone w przypadku stosowania kwasu azo¬ towego ewentualnie w mieszaninie z innym kwasem nie¬ organicznym, neutralizuje sie przez absorpcje w roztworach alkalicznych. 5. Sposób oddzielania zanieczyszczen od diamentu zawierajacego katalizator, grafit i ceramike, znamienny 8 tym, ze diament znajdujacy sie w polaczeniu z metalem stanowiacym katalizator, grafitem i ceramika, w postaci bryly lub proszku, trawi sie kwasami nieorganicznymi lub ich mieszaninami, korzystnie kwasem azotowym, oddziela sie produkt trawienia, po czym grafit usuwa sie przez spalanie w temperaturze 500-X00°C, ceramike usuwa sie przez stapianie z wodorotlenkami lub wegla¬ nami, wzglednie z ich mieszaninami,korzystniez NaOH i Na2C03, w temperatrze nie wyzszej niz900°C. korzystnie nizszej, po czym usuwa sie oddzielone zanieczyszczenia, korzystnie przez dekantacje lub przemywanie kwasami. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym. ze tlenki azotu wytworzone w przypadku stosowania kwasu azo¬ towego ewentualnie w mieszaninie z innym kwasem nie¬ organicznym, neutralizuje sie przez absorpcje w roztworach alkalicznych.F^TizS1 Fiac. Poligraf. UP PRL. Naklad 120 cgz.Cena 45 zl PL