本发明涉及矿物加工技术领域，具体而言，涉及一种从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法及产品。
背景技术：
蓝宝石(Sapphire)，矿物名称刚玉，三方晶系结晶体。工业中用的蓝宝石是氧化铝的一种单晶(α-Al2O3)，其莫氏硬度达到9.0，仅次于金刚石。而蓝宝石特殊的晶格结构也决定了其具有优良的物理性能和化学稳定性，比如，极好的热导性、极佳的电气绝缘性和透光性、耐高温、高强度、高硬度等等。因此，蓝宝石被广泛应用于红外军事装置、导弹、潜艇、高功率强激光等的窗口材料。又由于蓝宝石的C面与GaN单晶膜晶格常数失配率小，同时符合GaN单晶膜生长过程中耐高温的要求，所以，蓝宝石又被作为GaN/Al2O3发光二极管(LED)最为理想的衬底材料，被广泛应用于LED产业中。近年来，随着智能手机的普及，蓝宝石又凭借其超高的强度、耐磨性和抗划伤性，已经逐渐应用于手机屏幕、触控键、后盖玻璃盖片和摄像头窗口片等。以上种种应用领域，尤其是新的应用领域，必将刺激蓝宝石的需求量有一个较大幅度的提高。
但是，不论蓝宝石衬底应用于哪个领域，首先需要做的就是将蓝宝石单晶体晶棒采用金刚石线切割等方法切割成厚度为800μm左右的薄片，然后再通过研磨工序和抛光工序将其加工成厚度为600μm左右的薄片。而研磨减薄工序是蓝宝石加工过程中最为关键的环节之一，它关系到蓝宝石衬底片的光洁度、平整度、粗糙度等产品参数。蓝宝石衬底片研磨减薄过程主要是以金刚石为磨料，再将其与水性溶剂(主要为乙二醇)或油性溶剂(主要为白油)按一定比例混合，并加入适当的分散剂配制成一定浓度的悬浊液，通过金刚石的机械磨削作用达到研磨减薄效果。目前，蓝宝石加工过程中使用的PCD微粉主要有5-9(D50＝6.5±0.3μm)、4-8(D50＝5.6±0.2μm)、3-6(D50＝4.2±0.2μm)等几种粒度规格。在研磨过程中，金刚石的颗粒会逐渐变细，粒度也会逐渐变小，这些金刚石颗粒和研磨过程中产生的铜粉、氧化铝等研磨碎屑与研磨溶剂、助剂、清洗剂等液体物质形成研磨废浆料。而对于这部分研磨废浆料，蓝宝石加工企业的主要处理方法就是依照法律法规走危险废弃物处理程序。在目前经济不断下行，环保压力不断加大的背景之下，危废处理费用开支对于企业来说无疑是一个不小的负担；另外，危险废弃物的排放对环境也造成了极大的消化压力。如果能发明一种方法对研磨废浆料中的金刚石微粉进行回收，并将回收到的金刚石微粉重复再利用，将不仅可以节约企业的生产成本，也可以极大的促进资源的循环利用以及环境保护。
现有技术对研磨废浆料的后续处理中，只能通过复杂的工艺回收部分蓝宝石前道加工中价值较低的碳化硼颗粒，而对于后道加工中价值更高的金刚石颗粒则无法回收，只能在后续废弃物处理工序中被浪费。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法，所述的从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法工艺简单，能够有效从蓝宝石研磨废料中回收高纯度的金刚石粉末颗粒，所述粉末颗粒可以重复多次利用，能够有效降低蓝宝石研磨加工工艺的成本。
本发明的第二目的在于提供一种采用上述的从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法回收得到的金刚石粉末颗粒，所述的金刚石粉末颗粒纯度高，可以重复多次利用，能够有效降低蓝宝石研磨加工工艺的成本。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法，包括如下步骤：
(1)将所述蓝宝石研磨废料浆离心脱油；
(2)将所得离心底料用溶剂分散，离心清洗；
(3)将所得离心底料与硫酸和高氯酸反应除杂；
(4)将所得物料重力沉降清洗至pH为6-7，加水搅拌分散均匀，将所得悬浮液离心；
(5)将所得离心底料与硅酸钠溶液反应，自然沉降，所得溶液再次离心收集离心底料，所得离心底料清洗、烘干，得到金刚石粉末颗粒。
本发明方法，采用特定工艺，能够从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石，不损害金刚石自身的性能，使金刚石重复利用，减少有害废物的排放量；先后采用离心操作，能够使固液分离彻底，液体有机物去除率达80％以上；采用硫酸和高氯酸与杂质反应，固体有机物(固体树脂、铜粉)杂质去除率达95％以上；离心分离和沉降分离结合，实现分离精制，氧化铝和膨润土杂质去除率达95％以上，所得金刚石粉末颗粒纯度高，可以重复多次利用，能够有效降低蓝宝石研磨加工工艺的成本。
优选地，将所述蓝宝石研磨废料浆离心脱油，采用三足离心机或大容量管式离心机等将收集的研磨废料离心脱油，得到离心底料；所得离心底料中含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝、有机物溶剂等。
离心脱油能够对所述蓝宝石研磨废料进行初步脱油，便于后续工艺进一步除去其他杂质。
优选地，所述溶剂包括石油醚或正己烷。
进一步优选地，所述石油醚的沸程为60-90℃。
进一步优选地，离心底料与石油醚或正己烷的用量比为1kg：2-5L，优选为1kg：3-5L，进一步优选为1kg：4L；搅拌分散均匀，然后进行离心清洗。
采用特定用量的石油醚，能够充分分散所得离心底料，溶解油脂杂质，通过离心清洗方式，便于去除残留油脂杂质。
优选地，将所得离心底料烘干粉碎后再与硫酸和高氯酸反应除杂。
优选地，将所得离心底料与硫酸和高氯酸反应除杂过程中，将所得离心底料加入反应器中，然后加入浓硫酸，离心底料与浓硫酸的质量比为0.8-2:30，优选为1.2-1.6:30，进一步优选为1.4:30。
进一步优选地，在反应过程中滴加高氯酸，离心底料与高氯酸的质量比为1-1.6:3，优选为1.2-1.4:3，进一步优选为1.3:3。
优选地，所述浓硫酸的质量分数为95％-98％；所述高氯酸的质量分数为70％-75％。
进一步优选地，将所得离心底料与硫酸和高氯酸反应除杂的反应温度为180-240℃，反应时间为2-8h；优选地，反应温度为200-220℃，反应时间为4-6h；进一步优选地，反应温度为208-212℃，反应时间为5h。
将离心底料在特定温度下，与特定用量的硫酸和高氯酸反应，能够有效除去铜粉、酚醛树脂、有机溶剂等杂质，便于后续工艺进行，提高所得金刚石粉末颗粒的纯度。
优选地，向步骤(3)所得反应后的物料中加入水进行重力沉降清洗，直至清洗至浆料的pH值为6-7。
进一步优选地，将所得清洗后的物料烘干除水，得到干燥物料，其中主要含有金刚石、氧化铝和大颗粒杂质。
优选地，向清洗后的物料中加入水，物料与水的质量比为1:5-20，优选为1:5-15，进一步优选为1:10；搅拌分散均匀，得到金刚石和氧化铝的悬浮液。
优选地，所述物料以其干粉重量进行质量比计算。
优选地，收集分散均匀的悬浮液，在离心机中离心，分离出物料中的细颗粒金刚石和氧化铝。
优选地，将所得离心底料与硅酸钠水溶液反应，自然沉降分离，分离出离心底料中的非金刚石颗粒杂质。
硅酸钠能与剩余的氧化铝杂质进行反应，反应产物可通过自然沉降，以沉淀形式去除。
优选地，所述硅酸钠水溶液的质量分数为0.01％-0.1％，优选为0.03％-0.07％，进一步优选为0.05％。
优选地，本发明各步骤所述离心底料均以其干粉重量进行质量比计算。
采用上述的采用上述的从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法回收得到的金刚石粉末颗粒。
所得金刚石粉末颗粒纯度高，可以重复多次利用，能够有效降低蓝宝石研磨加工工艺的成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明方法，采用特定工艺，能够从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石，不损害金刚石自身的性能，使金刚石重复利用，减少有害废物的排放量；先后采用离心操作，能够使固液分离彻底，液体有机物去除率达80％以上；采用硫酸和高氯酸与杂质反应，固体有机物(固体树脂、铜粉)杂质去除率达95％以上；离心分离和沉降分离结合，实现分离精制，氧化铝和膨润土杂质去除率达95％以上，所得金刚石粉末颗粒纯度高，可以重复多次利用，能够有效降低蓝宝石研磨加工工艺的成本。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法，包括如下步骤：
(1)使用三足离心机将收集的研磨废料离心脱油，得到离心底料；离心底料中含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝、有机物溶剂等；
(2)向步骤1所得的离心底料中加入石油醚进行分散，离心底料与石油醚的用量比为1kg：2L，石油醚的沸程为60-90℃；搅拌分散均匀；
(3)分散均匀后的浆料使用离心机进行离心清洗，倒出离心后的上清液，得到离心底料；所得离心底料中主要含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝等；本步骤可以分离出离心底料中残留的绝大部分有机物溶剂；
(4)将步骤(3)离心清洗后的离心底料烘干，然后进行粉碎；
(5)将步骤(4)粉碎好的离心底料投入到石英反应釜中，加入浓硫酸，离心底料与浓硫酸的质量比为2:30，反应温度为180-184℃，反应时间为8h；在反应过程中滴加高氯酸，离心底料与高氯酸的质量比为1.6:3；本步骤可除去铜粉、酚醛树脂、有机溶剂等杂质；
(6)向步骤(5)反应后的物料中加入纯净水进行重力沉降清洗，直至清洗至浆料的pH值为6-7；
(7)将步骤(6)清洗好的物料再次烘干除水，得到干燥物料；其中主要含有金刚石、氧化铝和大颗粒杂质；
(8)向步骤(7)得到的干燥物料中加入纯净水，物料与纯净水的质量比为1:5，然后搅拌分散均匀，得到金刚石和氧化铝的悬浮液；
(9)取分散均匀的悬浮液在离心机中离心，以分离出物料中的细颗粒金刚石和氧化铝；所得离心底料再导入到玻璃烧杯中，加入足量质量分数为0.01％的硅酸钠溶液，进行自然沉降分离，以分离除去出离心底料中的非金刚石颗粒杂质；
(10)所得溶液再次离心收集离心底料，并加入纯净水进行清洗，然后烘干去除水分，即可得到可以重复利用的金刚石粉末颗粒。
实施例2
一种从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法，包括如下步骤：
(1)使用三足离心机将收集的研磨废料离心脱油，得到离心底料；离心底料中含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝、有机物溶剂等；
(2)向步骤1所得的离心底料中加入正己烷进行分散，离心底料与正己烷的用量比为1kg：5L；搅拌分散均匀；
(3)分散均匀后的浆料使用离心机进行离心清洗，倒出离心后的上清液，得到离心底料；所得离心底料中主要含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝等；本步骤可以分离出离心底料中残留的绝大部分有机物溶剂；
(4)将步骤(3)离心清洗后的离心底料烘干，然后进行粉碎；
(5)将步骤(4)粉碎好的离心底料投入到石英反应釜中，加入浓硫酸，离心底料与浓硫酸的质量比为0.8:30；反应温度为236-240℃，反应时间为2h；在反应过程中滴加高氯酸，离心底料与高氯酸的质量比为1:3；本步骤可除去铜粉、酚醛树脂、有机溶剂等杂质；
(6)向步骤(5)反应后的物料中加入纯净水进行重力沉降清洗，直至清洗至浆料的pH值为6-7；
(7)将步骤(6)清洗好的物料再次烘干除水，得到干燥物料；其中主要含有金刚石、氧化铝和大颗粒杂质；
(8)向步骤(7)得到的干燥物料中加入纯净水，物料与纯净水的质量比为1:20，然后搅拌分散均匀，得到金刚石和氧化铝的悬浮液；
(9)取分散均匀的悬浮液在离心机中离心，以分离出物料中的细颗粒金刚石和氧化铝；所得离心底料再导入到玻璃烧杯中，加入足量质量分数为0.1％的硅酸钠溶液，进行自然沉降分离，以分离除去出离心底料中的非金刚石颗粒杂质；
(10)所得溶液再次离心收集离心底料，并加入纯净水进行清洗，然后烘干去除水分，即可得到可以重复利用的金刚石粉末颗粒。
实施例3
一种从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法，包括如下步骤：
(1)使用三足离心机将收集的研磨废料离心脱油，得到离心底料；离心底料中含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝、有机物溶剂等；
(2)向步骤1所得的离心底料中加入石油醚进行分散，离心底料与石油醚的用量比为1kg：3L，石油醚的沸程为60-90℃；搅拌分散均匀；
(3)分散均匀后的浆料使用离心机进行离心清洗，倒出离心后的上清液，得到离心底料；所得离心底料中主要含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝等；本步骤可以分离出离心底料中残留的绝大部分有机物溶剂；
(4)将步骤(3)离心清洗后的离心底料烘干，然后进行粉碎；
(5)将步骤(4)粉碎好的离心底料投入到石英反应釜中，加入浓硫酸，离心底料与浓硫酸的质量比为1.6:30；反应温度为198-202℃，反应时间为6h；在反应过程中滴加高氯酸，离心底料与高氯酸的质量比为1.4:3；本步骤可除去铜粉、酚醛树脂、有机溶剂等杂质；
(6)向步骤(5)反应后的物料中加入纯净水进行重力沉降清洗，直至清洗至浆料的pH值为6-7；
(7)将步骤(6)清洗好的物料再次烘干除水，得到干燥物料；其中主要含有金刚石、氧化铝和大颗粒杂质；
(8)向步骤(7)得到的干燥物料中加入纯净水，物料与纯净水的质量比为1:5，然后搅拌分散均匀，得到金刚石和氧化铝的悬浮液；
(9)取分散均匀的悬浮液在离心机中离心，以分离出物料中的细颗粒金刚石和氧化铝；所得离心底料再导入到玻璃烧杯中，加入足量质量分数为0.03％的硅酸钠溶液，进行自然沉降分离，以分离除去出离心底料中的非金刚石颗粒杂质；
(10)所得溶液再次离心收集离心底料，并加入纯净水进行清洗，然后烘干去除水分，即可得到可以重复利用的金刚石粉末颗粒。
实施例4
一种从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法，包括如下步骤：
(1)使用三足离心机将收集的研磨废料离心脱油，得到离心底料；离心底料中含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝、有机物溶剂等；
(2)向步骤1所得的离心底料中加入正己烷进行分散，离心底料与正己烷的用量比为1kg：5L；搅拌分散均匀；
(3)分散均匀后的浆料使用离心机进行离心清洗，倒出离心后的上清液，得到离心底料；所得离心底料中主要含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝等；本步骤可以分离出离心底料中残留的绝大部分有机物溶剂；
(4)将步骤(3)离心清洗后的离心底料烘干，然后进行粉碎；
(5)将步骤(4)粉碎好的离心底料投入到石英反应釜中，加入浓硫酸，离心底料与浓硫酸的质量比为1.2:30，进一步优选为1.4:30；反应温度为218-222℃，反应时间为4h；在反应过程中滴加高氯酸，离心底料与高氯酸的质量比为1.2:3；本步骤可除去铜粉、酚醛树脂、有机溶剂等杂质；
(6)向步骤(5)反应后的物料中加入纯净水进行重力沉降清洗，直至清洗至浆料的pH值为6-7；
(7)将步骤(6)清洗好的物料再次烘干除水，得到干燥物料；其中主要含有金刚石、氧化铝和大颗粒杂质；
(8)向步骤(7)得到的干燥物料中加入纯净水，物料与纯净水的质量比为1:15，然后搅拌分散均匀，得到金刚石和氧化铝的悬浮液；
(9)取分散均匀的悬浮液在离心机中离心，以分离出物料中的细颗粒金刚石和氧化铝；所得离心底料再导入到玻璃烧杯中，加入足量质量分数为0.07％的硅酸钠溶液，进行自然沉降分离，以分离除去出离心底料中的非金刚石颗粒杂质；
(10)所得溶液再次离心收集离心底料，并加入纯净水进行清洗，然后烘干去除水分，即可得到可以重复利用的金刚石粉末颗粒。
实施例5
一种从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法，包括如下步骤：
(1)使用三足离心机将收集的研磨废料离心脱油，得到离心底料；离心底料中含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝、有机物溶剂等；
(2)向步骤1所得的离心底料中加入石油醚进行分散，离心底料与石油醚的用量比为1kg：4L，石油醚的沸程为60-90℃；搅拌分散均匀；
(3)分散均匀后的浆料使用离心机进行离心清洗，倒出离心后的上清液，得到离心底料；所得离心底料中主要含有金刚石、铜粉、酚醛树脂、氧化铝等；本步骤可以分离出离心底料中残留的绝大部分有机物溶剂；
(4)将步骤(3)离心清洗后的离心底料烘干，然后进行粉碎；
(5)将步骤(4)粉碎好的离心底料投入到石英反应釜中，加入浓硫酸，离心底料与浓硫酸的质量比为1.4:30；反应温度为208-212℃，反应时间为5h；在反应过程中滴加高氯酸，离心底料与高氯酸的质量比为1.3:3；本步骤可除去铜粉、酚醛树脂、有机溶剂等杂质；
(6)向步骤(5)反应后的物料中加入纯净水进行重力沉降清洗，直至清洗至浆料的pH值为6-7；
(7)将步骤(6)清洗好的物料再次烘干除水，得到干燥物料；其中主要含有金刚石、氧化铝和大颗粒杂质；
(8)向步骤(7)得到的干燥物料中加入纯净水，物料与纯净水的质量比为1:10，然后搅拌分散均匀，得到金刚石和氧化铝的悬浮液；
(9)取分散均匀的悬浮液在离心机中离心，以分离出物料中的细颗粒金刚石和氧化铝；所得离心底料再导入到玻璃烧杯中，加入足量质量分数为0.05％的硅酸钠溶液，进行自然沉降分离，以分离除去出离心底料中的非金刚石颗粒杂质；
(10)所得溶液再次离心收集离心底料，并加入纯净水进行清洗，然后烘干去除水分，即可得到可以重复利用的金刚石粉末颗粒。
对本发明实施例1-5方法所得金刚石粉末颗粒成分(质量分数)进行检测，结果如下：
表1本发明从蓝宝石研磨废料浆中回收的金刚石成分检测结果
通过表1可以看出，本发明从蓝宝石研磨废料浆中回收金刚石的方法，能够有效去除蓝宝石研磨废料浆中的铜粉、酚醛树脂、氧化铝、膨润土、有机物溶剂等杂质，所得金刚石粉末颗粒纯度高，可以重复多次利用，能够有效降低蓝宝石研磨加工工艺的成本。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。