人造金剛石的后處理包括提純、分選、檢測三大工序。其中，提純是清除合成試料中未反應(yīng)的石墨及混雜在試料中的觸媒金屬、葉蠟石等雜質(zhì)，從而獲得純凈的金剛石。

       一、金剛石合成棒的成分和物理化學(xué)性質(zhì)

       合成棒由石墨、觸媒和葉蠟石組成，經(jīng)高壓高溫反應(yīng)后，石墨部分地轉(zhuǎn)變成金剛石。反應(yīng)后的產(chǎn)物除金剛石外，還有未反應(yīng)的石墨、觸媒金屬及其它化合物，同時還混雜有少量的葉蠟石碎屑，它們相互牢固地粘在一起，把金剛石嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地包裹起來。要想得到符合工業(yè)使用的純凈金剛石，必須把包裹物和雜質(zhì)一一清除。

首先應(yīng)了解合成棒中各種成分的物理化學(xué)性質(zhì)，才能選擇簡單、無毒、迅速、經(jīng)濟(jì)的提純處理方法。

       1、金剛石的化學(xué)穩(wěn)定性高，不與酸、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，在溫度不高的情況下不與強(qiáng)堿反應(yīng)，也不被電解；

       2、石墨的化學(xué)穩(wěn)定性較金剛石弱得多，在加熱的條件下，易被強(qiáng)氧化劑氧化；

       3、觸媒金屬與多種酸起反應(yīng)，也容易被電解；

       4、葉蠟石與堿起反應(yīng)。

       根據(jù)每種物質(zhì)的性質(zhì)，我們可以分別選取合適的方法提純金剛石。

       二、提純處理方法的選擇

       人造金剛石的提純處理，實(shí)質(zhì)上就是將合成反應(yīng)物中的少量金剛石用選礦的方法將其分離出來的過程。

       選礦的基礎(chǔ)是根據(jù)礦物的物化性質(zhì)，如粒度、形狀、顏色、比重、摩擦系數(shù)、磁性、電性等的不同，選擇不同的方法將它們加以分離。

       眾所周知，金剛石與石墨、觸媒金屬及葉蠟石等雜質(zhì)的物化性質(zhì)有較大的差別，因此，人造金剛石的提純處理有多種方法。工業(yè)中最常用的方法有化學(xué)法和物理法。

       化學(xué)法是利用試料中各反應(yīng)物之間化學(xué)性質(zhì)的差異采取的處理方法。一般這種方法能夠?qū)㈦s質(zhì)完全除凈，但缺點(diǎn)是消耗酸、堿量大，成本較高，污染環(huán)境嚴(yán)重。

       物理法是利用各物質(zhì)間物理性質(zhì)，如比重、摩擦系數(shù)、磁性、電性等不同而分選的方法。這種方法比較簡單、經(jīng)濟(jì)，其缺點(diǎn)是雜質(zhì)分離不徹底，最后還需借助于化學(xué)法做進(jìn)一步的凈化處理。

       由于化學(xué)法和物理法各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，在人造金剛石提純過程往往用這兩種方法聯(lián)合處理。人造金剛石的提純環(huán)節(jié)很重要，這里的提純指的是去除剩余觸媒中的金屬、石墨及葉蠟石等。也就是傳統(tǒng)的“三除”工藝。

       1、  觸媒金屬的去除

       除觸媒金屬一般會使用酸浸處理、電解處理兩種方法。

       酸浸處理會耗用大量的強(qiáng)酸，增加成本，對操作者健康也有害，而且污染大氣環(huán)境和水資源。

       電解法是國際上普遍采用方法，該方法經(jīng)濟(jì)效益高，而且污染少，工藝也比較成熟。

       通過液壓設(shè)備把合成棒破碎為 5~10 mm 的顆粒，投入到以鹽酸體系為電解母液的電解池中進(jìn)行電解，電解時間一般在90~100 h。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠快速提取合成料中的觸媒金屬，提取率可達(dá)到95%以上，其成本投入不高，經(jīng)濟(jì)效益突出。

       2、石墨及無定型碳的去除

       用硝酸、硫酸和高氯酸等除石墨和無定型碳。硝酸、硫酸、氧化劑按照比例混合后，加入金剛石混料中，把金剛石全部浸沒，將酸液加熱到 280 ℃，可有效去除石墨及無定形碳。用來處理金剛石的氧化劑需要全部回收，不僅可大幅度降低成本，還可減少環(huán)境污染。

       對石墨及無定型碳的去除有以下方式供參考：

       （1）球磨金剛石后浮選去除粉末石墨，以硝酸浸泡加入硫酸，提高反應(yīng)速度，去除石墨的同時，還去掉少量金屬殘?jiān)?/p>

       （2）在550~600℃高溫環(huán)境中，將氧化劑和金剛石混合，利用和分子氧的選擇性氧化，去除無定型碳。

       3、葉蠟石的去除

       堿熔法去除葉蠟石最為普遍的方法。因?yàn)槿~蠟石為硅酸鹽，和氫氧化鈉生成硅酸鈉，易溶于水，以水洗方式可有效去除。對葉臘石高溫處理后，會生成柯英石、藍(lán)晶石，和氫氧化鈉反應(yīng)后被去除。

       為了容易去除金剛石中的葉蠟石，最好在除葉蠟石之前先用球磨機(jī)進(jìn)行研磨，使粗粒葉蠟石細(xì)化。另外，也能使金剛石連晶分成單晶體，對質(zhì)量差的金剛石也能進(jìn)行破碎整形。 

       參考文獻(xiàn)：王光祖 《超硬材料》