一种合成大单晶芯柱的反应容器的制作方法

1.本实用新型属于人造金刚石加工领域，具体涉及一种合成大单晶芯柱的反应装置。


背景技术：

2.随着实验室培育钻石技术的发展，高温高压宝石级金刚石产业化成为替代开采天然钻石作为首饰的发展趋势之一，由于宝石金刚石属于近几年来发展的产物，各个后期处理工序也处于发展初期，劳动强度大，人工操作危险系数高，排放废气污染环境及危害人体身体健康，烧杯提纯法效率低并且处理温度不可控，所以很有必要发明一种提纯大单晶芯柱的专用反应装置。
3.目前提纯大单晶大多是用玻璃杯，浓盐酸和浓硝酸按比例混合后倒入玻璃杯中，然后把玻璃杯子放在加热灶上。缺点由于玻璃杯容器空间有限，一次性放入的芯柱太少，加热过程不可控制，人为控制加热温度，从玻璃杯中冒出来的烟雾会对人体和环境产生危害。反应完处理人员在取金刚石和废渣的时候，容易把玻璃杯损坏造成浪费。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种合成大单晶芯柱的反应装置，本装置提纯效率高，大单晶芯柱取放省力高效，能对反应时产生的废气进行有效处理，避免废气污染作业环境和威胁操作工人身体健康。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种合成大单晶芯柱的反应容器，包括反应容器，所述反应容器内部设有用于放置芯柱的支撑架，反应容器顶部的容器盖一侧设有机械臂，机械臂上安装有用于吊装容器盖和支撑架的挂钩；所述容器盖上安装有伸入反应容器内部的温度传感器，容器盖上贯穿设有通烟口，通烟口与装有氢氧化钠溶液的中和罐相连通；所述反应容器底部开设有酸液连接口，酸液连接口通过三通阀分别与中和罐和注酸机构相连通，所述反应容器底部设有加热装置；所述中和罐的排液口与加水稀释机构相连。
7.优选地，所述反应容器为加厚耐腐蚀玻璃容器。
8.优选地，所述温度传感器采用防腐蚀玻璃测温棒。
9.优选地，所述反应容器上方开口处向下设有凹槽，容器盖的下沿设有与凹槽相配合的密封圈。
10.优选地，所述支撑架采用耐腐蚀金属钛网篮。
11.优选地，所述耐腐蚀金属钛网篮包括网篮框架和钛网板，网篮框架支撑放置在反应容器底部，网篮框架上固定设有多层钛网板，所述芯柱放置在钛网板上。
12.优选地，所述钛网板上面和侧面均开设有1-2mm网孔。
13.优选地，所述网篮框架顶部设有与挂钩相配合的吊装绳。
14.优选地，所述容器盖顶部设有与挂钩相配合的吊耳。
15.优选地，所述加热装置为电加热器，电加热器内部集成有可控硅控制器和温度设定仪表。
16.本实用新型具有的有益效果为：
17.1.本实用新型机械臂上安装有用于吊装容器盖和支撑架的挂钩，可以减少工人的劳动强度，降低工人操作可腐蚀设备容易带来的潜在灼伤风险。一台机械臂周围可根据情况安装2-6台上述反应容器，以提高升降机械臂的使用效率，降低升降机械臂设备的安装成本。
18.2. 反应容器上方开口处向下设有凹槽，容器盖的下沿设有与凹槽相配合的密封圈，可起到有效的密封作用。
19.3. 通烟口与装有氢氧化钠溶液的中和罐相连通。通过通烟口将有污染的废气通入碱性氢氧化钠溶液中进行中和，可以防止王水酸液腐蚀过程中的废气排放污染环境和威胁操作工人身体健康。
20.4. 支撑架采用耐腐蚀金属钛网篮，耐腐蚀金属钛网篮包括网篮框架和钛网板，网篮框架支撑放置在反应容器底部，网篮框架上固定设有多层钛网板，芯柱放置在钛网板上，设置多层钛网板能放置更多的合成芯柱，使合成芯柱不相互挤压堆积导致与酸液王水接触不充分，影响反应速率。
附图说明
21.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
22.如图1所示，本实用新型提出了一种合成大单晶芯柱的反应容器1，包括反应容器1，反应容器1本体采用为加厚耐腐蚀玻璃容器，厚度为1-3cm。反应容器1顶部的容器盖11为加厚玻璃盖，更加耐高温耐腐蚀。反应容器1本体的内部呈u型结构，方便王水酸液的注入与排放。
23.反应容器1内部设有用于放置芯柱的支撑架5，反应容器1顶部的容器盖11一侧设有机械臂2，机械臂2上安装有用于吊装容器盖11和支撑架5的挂钩21，可以减少工人的劳动强度，降低工人操作可腐蚀设备容易带来的潜在灼伤风险。此外，一台机械臂2周围可根据情况安装2-6台上述反应容器1，以提高升降机械臂2的使用效率，降低升降机械臂2设备的安装成本。
24.反应容器1上方开口处向下设有凹槽110，容器盖11的下沿设有与凹槽110相配合的密封圈114，可起到有效的密封作用。凹槽110内可注入液体水液作为密封液，增强容器盖11的密封效果。
25.容器盖11顶部设有与挂钩21相配合的吊耳11，方便机械臂2的吊装，更加省力高效。容器盖11一侧与反应容器1本体铰接，在打开容器盖11时候，防止容器盖11掉落，方便开合，另一侧设计有螺栓锁紧机构，用于容器盖11的锁紧固定。
26.容器盖11上贯穿设有通烟口113，通烟口113与装有氢氧化钠溶液的中和罐4相连通。通过通烟口113将有污染的废气通入碱性氢氧化钠溶液中进行中和，可以防止王水酸液腐蚀过程中的废气排放污染环境和威胁操作工人身体健康。
27.反应容器1底部开设有酸液连接口12，酸液连接口12通过三通阀121分别与中和罐4和注酸机构相连通。中和罐4的排液口与加水稀释机构6相连，酸液中和后在通过加水稀释机构6注入自来水进行稀释冲洗2-3遍，防止污染环境。
28.容器盖11上方设置的锥形容器口内向下插入有温度传感器112，温度传感器112封装在玻璃反应容器1中防腐蚀玻璃测温棒。反应容器1底部设有加热装置3，加热装置3采用电加热器。电加热管功率为1-3千瓦，内部集成有可控硅控制器和温度设定仪表，电加热器与温度传感器112联动组成一个温度控制系统，能在0-24小时内设计加热温度及定时工作，使本装置温度恒温控制更加精确有效，减小工人作业工作量。
29.支撑架5采用耐腐蚀金属钛网篮，耐腐蚀金属钛网篮包括网篮框架51和钛网板52，网篮框架51支撑放置在反应容器1底部，网篮框架51上固定设有多层钛网板52，芯柱放置在钛网板52上，设置多层钛网板52能放置更多的合成芯柱，使合成芯柱不相互挤压堆积导致与酸液王水接触不充分，影响反应速率。使用时本装置能装10-100块大单晶合金芯柱。此外，钛网板52上面和侧面均开设有1-2mm网孔，使王水酸液跟合成芯柱反应更加充分，还能防止高温高压合成出的大单晶钻石2-10mm钻石从网中遗落至反应容器1中。
30.网篮框架51顶部设有与挂钩21相配合的吊装绳53，方便机械臂2伸入反应容器1中吊装支撑架5。
31.使用本实用新型合成大单晶芯柱包括以下步骤：
32.1.将含有大单晶培育钻石的芯柱放进耐腐蚀金属钛网篮中，按照不重叠，不积压的原则进行摆放。
33.2.操纵机械臂2，打开耐腐蚀玻璃容器盖11，将机械臂2上的挂钩21与金属钛网篮上的吊装绳53相连接，操作机械臂2将放有合成芯柱的钛网篮放入反应容器1内，并操作机械臂2关闭容器盖11，并将容器盖11固定牢固。
34.3.通过酸液连接口12开始往反应容器1中注入一定比例的浓盐酸和浓硝酸。
35.4.打开电加热器，电加热器中的温控仪温度设置为80
±
5度，反应容器1中的温度低于75度时，电加热开关自动打开加热，高于85度时，开关自动关闭。
36.5.反应过程中的废气通过通烟口113侵入至氢氧化钠碱性溶液中进行中和，防止废气污染环境。
37.6.反应3-6小时反应结束后，将酸液连接口12中的废酸液排放至氢氧化钠溶液池中进行中和，防止污染环境。再由加水稀释机构6通过自来水进行冲洗2-3遍。
38.7.操作机械臂2进行打开容器盖11，并将钛网篮取出，然后经过外部的酒精清洗和烘干机中烘干，即可得到成品培育钻石毛坯。