金刚石合成棒的物理解离提纯装置及其提纯方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金刚石合成棒的提纯领域，具体为一种金刚石合成棒的物理解离提纯装置及其提纯方法。
【背景技术】
[0002]现在金刚石行业一般都采用粉末合成棒工艺，合成后的合成棒是石墨和被金属触媒包裹着金刚石颗粒的棒体，后序提纯工序就是要把金刚石提纯出来，并实现石墨和金属触媒的分离回收。提纯车间对合成棒普遍采用化学处理的方法工艺实现金刚石的提纯，其常规工艺过程为:合成棒经破碎成小颗粒后用化学电解的设备和工艺提取出金属触媒，其金属电解的提取率一般在90%以上，电解过程中其酸性的电解液蒸发出酸蒸汽，需要风罩抽风至碱性中和塔中和排放，电解周期一般为四一一七天左右，而电解后的物料是石墨和金刚石以及剩余金属触媒的混合体；而后转入球磨或碾子使颗粒料细化，再经摇床把金刚石和石墨分离出来，分离出的金刚石还含有部分触媒以及石墨，不能获得纯净的金刚石产品；接下来再转入用反应釜进行加酸加温反应，一般是用浓硫酸和少量硝酸浸没物料加温反应，以氧化残余石墨和用稀酸反应去除残余金属触媒，该工艺过程产生大量的废酸气，需引至碱性湍球净化塔反应吸附酸性气体，而反应釜排除物料则需要用清水多次进行漂洗至中性，才能获得较为纯净的金刚石；漂洗的酸性水要用碱性物质进行中和反应，用压滤机实现固液分离，反应生成的盐类固体物作为垃圾排放，其中性水作为废水排放。接下来再对金刚石进行清洗和烘干，以获得纯净的金刚石混合料成品。
[0003]上述处理工艺过程中，电解工序要用酸性电解液，电解过程产生的酸蒸汽要由抽风装置到酸雾净化塔处理排放；反应釜用硫酸、硝酸等强酸加温反应去除石墨和残余金属，要耗用大量的浓硫酸、浓硝酸，其过程产生大量的酸雾也需要酸雾净化塔处理；上述的处理过程，工艺过程产生的酸雾用净化塔吸收处理，其设备投入大，运行费用高。而淘洗反应釜用酸处理后的物料时还产生大量的废酸水，需要加碱性材料如烧碱等来中和反应，使之达到中性后经过滤(压滤)实现固体物排放，中和反应后的废水还会含有有害的物质，排放后仍存在环境污染。企业每生产5000万克拉金刚石其用酸量达到20吨以上，造成环保设施投入巨大，往往不能达标排放，并且工艺时间长，一般从前序投料到成品提纯产出的过程需要7天左右。
[0004]因此，改善现有的金刚石合成棒的提成工艺，实现工艺周期短，且在提成过程中降低生产成本和对环境的污染，已经是一个值得研宄的问题。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能够缩短现有金刚石合成棒的工艺周期，且在提纯过程中降低生产成本和对环境污染的金刚石合成棒的物理解离提纯装置及其提纯方法。
[0006]本发明的目的是这样实现的: 一种金刚石合成棒的物理解离提纯装置，包括解离罐1，设置在解离罐I上的搅拌器2，与解离罐I连接的破碎合成棒料投放装置7，所述的解离罐I的上部设置有溢流出料槽，溢流出料槽连接外围分离设备3，外围分离设备连接水系统4，水系统4连接解离罐I和补水管；
所述的外围分离设备3包括过滤机、筛机、磁选机、搅拌桶和摇床或其任意组合；所述的水系统4包括分离物料存料水箱4-1，与分离物料存料水箱4-1连接的储水箱4-2，与储水箱4-2通过管道连接的解离罐I ;所述的储水箱4-2同时连接补水管道a，同时储水箱4-2与解离罐I中间的管道上设置有水泵4-3和给水阀门4-4 ；
所述的解离罐I上方设置有与搅拌器2连接的电机，与电机连接的减速机，减速机通过联轴器连接带有搅拌部件的搅拌轴；所述的搅拌器2上设置有机械升降装置5 ;
所述的解离罐I为立式上敞口结构，其高径比为0.6-1.2:1，罐口设置有溢流出料槽；设置在解离罐I内部的搅拌器2包括有浆式、叶片式或棒式结构，其中搅拌部分在罐内高度为3/4高度范围内；
所述的解离罐I的罐体外周中部对称设置有转轴6，转轴6通过轴座与机架固定；
利用上述金刚石合成棒的物理解离提纯装置进行提纯的方法，包括以下步骤:
把破碎合成棒料投放装置7中的破碎后的合成棒料放入解离罐I内，解离罐I内装有磨球和水介质；解离罐I内设置有搅拌装器2，搅拌器2在电机和减速机组成的驱动装置的驱动下，使在水介质中的磨球和物料以给定的线速度在罐内运动，搅拌运动过程中磨球和合成棒物料颗粒间产生循环剥离作用，在磨球间的剪切破碎力和挤压破碎力等的综合作用下，使得石墨首先被剥离下来，悬浮于水介质中；进一步的，其包裹着金刚石的金属触媒膜也在磨球间的剪切破碎力和挤压破碎力作用下被剥离下来，其金属触媒细削和解离掉金属触媒膜的金刚石一并也存在于水介质中；这样就实现了石墨、金属触媒和金刚石三者的解离分离；
已经在解离罐I内实现解离的石墨、金属触媒和金刚石由设置在解离罐I上的溢流出料槽，采用上排料的方式排出罐外；所述的上排料的方式是在给定不同的搅拌转速；在低转速时石墨细粉处于完全悬浮，向解离罐I内加水，使物料的混合体从解离罐I的罐口上的溢流出料槽溢出，以排出石墨浆料为主；提高转速达到金属触媒也完全悬浮时，石墨和金属触媒细削被从解离罐I的罐口上的溢流出料槽溢出；进而提高转速，已经被解离出来的金刚石也达到完全悬浮时，金刚石颗粒和石墨、金属触媒细削随水介质一并从解离罐I的罐口上的溢流出料槽排出；
根据其搅拌器搅拌的转速不同，分别排出石墨浆料、石墨+金属触媒细削、石墨+金属触媒细削+金刚石；依次进入外围分离设备3实现筛分石墨、金属触媒和金刚石的分离，分离出的水进入水系统4，而后再由泵和阀门把水返回到解理罐I中用于溢流排料；经上述外围分离设备磁选分离的未完全被解离的包裹着金刚石颗粒的物料，依次经过物料存料水箱4-1和储水箱4-2内后，可以返回解离罐I中继续解离；水系统4可以包括存料水箱4-1、储水箱4-2、水泵4-3和加水阀门4-4 ；
根据其搅拌器搅拌的转速不同，分别排出石墨浆料、石墨+金属触媒细削、石墨+金属触媒细削+金刚石；依次进入外围分离设备3进行筛分分离，经过筛分分离的物料进入分离物料存料水箱4-1进行沉淀，当分离物料存料水箱4-1中的水位达到上水位时，水溢流到与物料存料水箱4-1连接的储水箱4-2，储水箱4-2中的水通过设置有水泵4-3和加水阀门4-4的管道被送入解离罐I ;经上述外围分离设备磁选分离的未完全被解离的包裹着金刚石颗粒的物料依次经过物料存料水箱4-1和储水箱4-2内后，返回解离罐I中继续解离；所述加入解离罐中的磨球和合成棒料为罐体容积的30-60%，而合成棒物料和磨球的体积比值为5%-50% ;所述的磨球包括陶瓷球和钢球，所述的陶瓷球包括氧化铝和氧化锆球；磨球的粒度为Φ3-12ι?πι ;搅拌轴搅拌物料的线速度一般在lm/s—6m/s ；
所述的外围分离设备包括过滤机，把解离出的细石墨和金属触媒细削进行过滤脱水，脱水后的石墨和触媒可以进入下部的磁选或摇床分离工序；
所述的外围分离设备包括磁选机，把解离出来的物料中的金属触媒细削磁选分离出来；
所述的外围分离设备包括搅拌桶，用泵送方式把解离出的细石墨和金属触媒细削以及金刚石用摇床实现分离。
[0007]积极有益效果:本发明可以使合成棒实现物理解离方法把石墨、金属触媒和金刚石彼此分离提取出来，杜绝或最大程度减少电解和用酸量；而且生产