[发明专利]3R型和2H型石墨的分离设备

说明书

本发明涉及微观性质相近的物质精细分离的设备，特别是涉及一种不同晶格石墨的分离设备。

早在1917年和1943年就分别测定出石墨的3R型和2H型晶体结构。石墨属层状晶体结构，每层晶格都是由碳原子组成的六方网格，这些网格有规律地重叠排列就构成石墨晶体。由于这些网格一层层排列的方式不同，形成不同的多型。2H型石墨第二层网格重叠时旋转180°，第三层与第一层完全重复形成六方晶格;而3R型石墨第二层网格旋转120°，第三层旋转240°，第四层与第一层完全重复形成菱方晶格。菱方晶格石墨的碳原子排列方式更接近于金刚石晶格的碳原子排列方式。因此在用石墨合成金刚石时，3R型石墨容易转变为金刚石，而2H型石墨则很难转变成金刚石，需要由2H型石墨转变成3R型石墨再转变成金刚石。天然或人工合成石墨中3R型约占14%，2H型约占80%，其余为二者混合型。近些年在生产实践中发现采用爆炸法用石墨合成金刚石时，只有石墨中的3R型转变为金刚石，采用静压法也是如此。但目前尚未有分离3R型和2H型石墨的方法及设备。

本发明的目的是从天然或人工合成石墨中分离出3R型石墨作为原料合成金刚石。

本发明的另一个目的是提供一种3R型和2H型石墨的分离设备。

3R型和2H型石墨分离原理是利用函数重液法。重液也和其它物质一样，热胀冷缩。本发明应用的重液的温度每升高1℃，相对密度减小0.0010～0.0016（即△D/△t＝0.0010～0.0016，式中D为重液的相对密度，t为摄氏温度），重液的相对密度与温度呈一定函数关系。利用本发明的设备，重液温度可控制的精度为0.2℃。这样，考虑到其它影响因素，两种固体物质只要有0.004以上的相对密度差就可以分开。而3R型石墨与2H型石墨的相对密度差为0.06～0.08，应用与石墨的相对密度相近的一种重液作为介质，调节重液温度使其相对密度在2H型石墨与3R型石墨的相对密度之间，使2H型石墨上浮3R型石墨下沉从而得到分离。

本发明3R型和2H型石墨的分离设备包括恒温水槽（5），在恒温水槽（5）内安有由电热器（1）、（2）和水银接点温度计（7）组成的温度调节装置，搅拌器（3），微型水泵（6）;支架（8），在支架（8）上安装有重液预热杯（11）、分选杯（15）以及由半导体接点温度计（25）、（12）、（16）和温度数字显示器（10）组成的温度显示装置。重液预热杯（11）由内体（20）和外体（19）组成，内体（20和外体（19）之间形成一环形预热空间（23），在外体（19）上开有与空间（23）连通的循环水上溢流口（C），在外体（19）底部侧面开有与空间（23）连通的循环水进口（B），在外体（19）最底部开有与内体（20）连通的重液出口（D），在重液出口（D）上装有旋塞（9）。分选杯（15）由内体（22）和外体（21）组成。内体（22）和外体（21）之间有一环形加热空间（24），在外体（21）的上部分别开有一个与环形加热空间（24）连通的循环水溢流口（F），一个与内体（22）连通的轻质和重液溢流口（G），在溢流口（G）的下方外体（21）的另一侧开有一个与内体（22）连通的重液进口（E），在外体（21）的底部侧面开有与环形加热空间（24）连通的循环水进口（H），在外体（21）最底部开有与内体（22）连通的重质排出口（I），在排出口（I）上安装有夹子（18）。重液预热杯（11）、分选杯（15）的内体（20）、（22）的上部为圆筒形。下部为圆锥形，其外体（19）、（21）为U形。重液预热杯（11）循环水进口（B）与微型水泵（6）的出口（A）连接，重液预热杯（11）的循环水溢流口（C）与分选杯（15）的循环水进口（H）连接，重液预热杯（11）的重液出口（D）与分选杯（15）重液进口（E）连接，分选杯（15）循环水溢流口（F）与恒温水槽（5）进口（J）连接，与各口连接的管道（13）为胶管。在轻质和重液溢流口（G）和重质排出口（I）下面分别安有收集器（17）和（14）。

本发明结构简单、无污染、能耗低、分离精度高。应用本发明从天然或人工合成的石墨中分离出3R型石墨，用其作为原料合成金刚石大大提高了转化率、降低了生产成本。应用本发明的3R型和2H型石墨的分离设备可以分离相对密度小于3.5、相对密度差大于0.004、粒度大于180目的固体物料。可用于有用物质的提纯、有害杂质的检出、人造金刚石单晶或聚晶的分级、单矿物提纯、麸酸钠含量不同的味精的分离、不同壁厚的空心玻璃微珠的分离、黄玉的检测与分选、天然珍珠与人工珍珠的检测等。