Способ извлечения ультрадисперсных алмазов из импактитов

Авторы патента:

Александрова Татьяна Николаевна (RU)

Николаева Надежда Валерьевна (RU)

Окунев Игорь Сергеевич (RU)

C01B31/06 - алмаз

B82Y40/00 - Нанотехнология

B82B3/00 - Изготовление или обработка наноструктур

B01J19/10 - с использованием звуковых или ультразвуковых колебаний (для вспомогательной предварительной обработки очищаемых газов или паров B01D 51/08; для чистки B08B 3/12)

Владельцы патента RU 2616698:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к извлечению ультрадисперсных алмазов из сырья импактного происхождения, и может быть использовано при переработке кимберлитовых руд. Способ извлечения ультрадисперсных алмазов из импактитов включает предварительную подготовку материала посредством дробления и измельчения с получением крупности менее 0,25 мм. Измельченный материал подвергается гравитационному обогащению на концентрационном столе с получением концентрата и хвостов, при этом хвосты направляются в отвал, а концентрат подвергается ультразвуковой обработке с частотой от 22 до 44 кГц в течение от 15 до 30 минут. К измельченному материалу добавляют толуол в количестве от 10 до 40% от объема и подвергают ультразвуковому выщелачиванию при частоте от 22 до 44 кГц в течение от 15 до 30 минут, затем проводят фильтрацию и промывку водой. Техническим результатом изобретения является извлечение нано- и микрофракций алмазов из сырья импактного происхождения, а также повышение экологической безопасности переработки алмазосодержащего сырья. 2 ил., 1 пр.

Известен способ извлечения из руд алмазов (патент RU №2320420, опубл. 27.03.2008 г.), который включает дробление руды в замкнутом цикле с грохочением, фракционирование дробленой руды по крупности на надрешетные и подрешетный продукты, извлечение алмазов из надрешетных крупнозернистых фракций руды посредством рентгенолюминесцентной сепарации, вывод хвостов в отвал.

Недостатками данного способа является низкое извлечение кристаллов алмазов крупностью менее 0,5 мм.

Известен способ очистки синтетических ультрадисперсных алмазов (патент RU №2168462 опубл. 10.06.2001 г.), включающий термоокисление на воздухе при 380-440°C. Термоокисление алмазной шихты осуществляют со скоростью 2,5-10,0 град./мин с последующей изотермической выдержкой в течение 2-4 ч.

Недостатком является отсутствие в нем необходимой полноты и последовательности операций для повышения извлечения алмазов всего диапазона крупности (микро- и наноразмеров), а также высокое потребление энергии при нагреве до температуры 440°C в промышленных масштабах.

Известен способ извлечения алмазов из алмазосодержащего сырья (патент RU №2201298, опубл. 27.03.2003 г.), который включает измельчение исходного алмазосодержащего сырья, классификацию измельченного сырья по классам крупности, первоначальное обогащение классифицированного сырья, измельчение промпродуктов, полученных после обогащения классифицированного сырья, последующие обогащение, измельчение и доводку промпродуктов, при этом указанные операции осуществляют с сухим сырьем при отрицательных или положительных температурах. Пылевидная фракция выделяется в промпродукт для получения алмазного порошка на электрофильтрах, снабженных элементами электрической сепарации.

Недостатками способа являются громоздкость оборудования, энергоемкость процессов, а также сложная компоновка технологической линии для его осуществления.

Известен способ выделения ультрадисперсных алмазов из устойчивых водных суспензий (авторское свидетельство SU №1614354, опубл. 10.01.1996 г.), который включает коагуляцию алмаза с последующим его осаждением. Коагуляцию алмаза из суспензии проводят обработкой ее электрическим полем при напряженности 2-50 кВ/м в межэлектродном пространстве, изолированном от электродов мембранами из фторопласта.

Недостатком является повышенный расход энергии за счет использования электрического поля. Так же недостатком является скорость осуществления предложенного способа, вследствие малого размера частиц, очень низкая скорость обработки суспензии.

Известен способ извлечения алмазов из алмазосодержащего сырья (заявка на изобретение RU №94027741, опубл. 27.06.1996 г.), принятый за прототип, включающий высокотемпературную щелочную обработку, водное выщелачивание полученного продукта, фильтрацию и промывку водой, кислотную обработку щелочного кека, перед щелочной обработкой проводят обжиг исходного материала с добавкой сухой соли хлорида калия при 450-660°C 3-6 ч, а щелочную обработку полученного огарка проводят с использованием сухой щелочи, взятой в соотношении (1-1,5):1 к массе огарка при 480-520°C 30-60 мин. Кислотную обработку щелочного кека проводят серной кислотой при ее расходе 1,0-1,2 л/кг кека.

Недостатками являются необходимость проведения процесса при высоких температурах, а также повышенный расход реагентов, что отрицательно влияет на окружающую среду.

Техническим результатом изобретения является извлечение нано- и микрофракций алмазов из сырья импактного происхождения, а также повышение экологической безопасности переработки алмазосодержащего сырья.

Технический результат достигается тем, что предварительную подготовку материала проводят посредством дробления и измельчения с получением крупности менее 0,25 мм, измельченный материал подвергается гравитационному обогащению на концентрационном столе с получением концентрата и хвостов, при этом хвосты направляются в отвал, а концентрат подвергается ультразвуковой обработке с частотой от 22 до 44 кГц в течение от 15 до 30 минут, к измельченному материалу добавляют толуол в количестве от 10 до 40% от объема и подвергают ультразвуковому выщелачиванию при частоте от 22 до 44 кГц в течение от 15 до 30 минут, затем проводят фильтрацию и промывку водой до получения твердой фазы микрофракции алмазов и жидкой фазы нанофракции алмазов.

Способ извлечения ультрадисперсных алмазов из импактитов поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - технологическая схема извлечения алмазов из импактитов.

фиг. 2 - микрофотографии кристаллов алмаза.

Реализация способа осуществляется следующим образом (фиг. 1). Дробление исходного материала крупностью 0-10 мм осуществляется в щековой дробилке, затем продукт дробления крупностью 0-2 мм поступает на измельчение в шаровую мельницу с получением крупности менее 0,25 мм. Загрузка мельницы шарами составляет 45% от объема мельницы. Измельченный материал подвергается гравитационному обогащению на концентрационном столе с получением двух продуктов (концентрат и хвосты). Полученный концентрат для более полной дезинтеграции и разрушения агломератов подвергается ультразвуковой обработке с частотой в пределах 22-44 кГц в течение 15-30 минут. Для интенсификации процесса дезинтеграции обработку ультразвуком проводят в водной среде. Далее выделение кристаллов ультрадисперсных алмазов производится методом выщелачивания. К материалу добавляют толуол в количестве 10-40% от объема. Ультразвуковое выщелачивание проводится при частоте 22-44 кГц в течение 15-30 мин, после чего материал подвергается фильтрации и промывке водой. Полученная твердая фаза содержит микрофракции, а жидкая фракция содержит нанофракции ультрадисперсных алмазов. Хвосты гравитационного обогащения направляются в отвал.

Пример 1. Начальные концентрации ультрадисперсных алмазов 5-30 карат на 1 тонну по тагамитам. Оценочные запасы - 300 мл карат.

Оценочная структура импактного алмаза - сильно уплощенный поликристалл (соотношение длина - толщина 10-50) с наноразмерным зерном (размер наноалмаза до 10 нм) (фиг. 2), сохраняет генетическую форму графитовых включений в материале мишени: для Карского импакта - сланцы и углеродные породы, возможно часть углеродных черных сланцев, частично углей и биоуглерода морского ила.

ЗЮВИТЫ - обломочные горные породы (брекчии) импактного (ударно-метеоритного) происхождения, представляющие собой аллогенные брекчии.

ТАГАМИТ - массивная стекловатая горная порода импактного происхождения, имеющая аллохтонное залегание.

Тагамит и зювит с Карской астроблемы усредняют и дробят в щековой дробилке, затем измельчают в шаровой мельнице до крупности 80% - 0,25+0 мм. Измельченный материал разделяют на концентрационном столе с получением двух продуктов (концентрат и хвосты). В концентрат добавляют воду. Полученный материал дезинтегрируют в ультразвуковой ванне с частотой 22-44 кГц в течение 15-30 минут. К материалу добавляют толуол. Соотношение воды и толуола 80:20. Ультразвуковое выщелачивание проводят при частоте 22-44 кГц в течение 15-30 мин, после чего материал подвергается фильтрации и промывке водой. Полученная твердая фаза содержит микрофракции, а жидкая фракция содержит нанофракции ультрадисперсных алмазов.

Наноалмазы содержатся в зювите, в тагамите наноалмазов нет, только микроалмазы - в момент образования тагамита нанофракции выгорают. По совокупности указанных различий можно заключить, что время ультразвуковой обработки оказывает влияние на извлечение нанофракций алмазов.

Разработанный способ позволяет повысить эффективность извлечения нано- и микрофракций алмазов из сырья импактного происхождения.

Способ извлечения ультрадисперсных алмазов из импактитов, включающий выщелачивание, фильтрацию и промывку водой, отличающийся тем, что предварительную подготовку материала проводят посредством дробления и измельчения с получением крупности менее 0,25 мм, измельченный материал подвергается гравитационному обогащению на концентрационном столе с получением концентрата и хвостов, при этом хвосты направляются в отвал, а концентрат подвергается ультразвуковой обработке с частотой от 22 до 44 кГц в течение от 15 до 30 минут, к измельченному материалу добавляют толуол в количестве от 10 до 40% от объема и подвергают ультразвуковому выщелачиванию при частоте от 22 до 44 кГц в течение от 15 до 30 минут, затем проводят фильтрацию и промывку водой до получения твердой фазы микрофракции алмазов и жидкой фазы нанофракции алмазов.

Изобретение относится к области средств получения высоких динамических давлений и температур и может быть использовано для проведения химических реакций, изменения кристаллической структуры твердых тел при высоком давлении и температуре, в частности для получения искусственных алмазов (алмазного порошка), для сжатия DT-льда с целью получения нейтронного источника, для осуществления инерциального термоядерного синтеза.

Алмазоуглеродное вещество и способ его получения // 2604846

Изобретение относится к получению высокочистых активных алмазоуглеродных материалов, которые могут быть использованы при суперфинишном полировании, в гальванике и медицине.

Способ очистки детонационных нанодисперсных алмазов // 2599665

Изобретение относится к физико-технологическим процессам обработки алмазосодержащих суспензий. Твердую углеродную массу, выделенную после завершения детонационного синтеза, обрабатывают в автоклаве водным раствором нитрата аммония с добавками азотной кислоты при температуре 200-260°С до прекращения газовыделения, при этом концентрация твердой фазы в суспензии составляет 5%, на 1 вес.ч.

Способ обработки поверхности алмаза // 2593641

Изобретение относится к способам обработки поверхности алмаза для его использования в электронной технике СВЧ. Способ включает взаимное расположение в одной плоскости исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали, обеспечение непосредственного контакта упомянутых поверхностей, термическую обработку исходной поверхности алмаза на заданную глубину, обеспечивающую заданную конечную поверхность алмаза, при этом предусматривающую нагрев упомянутых поверхностей в инертной среде, с заданной скоростью, вблизи температуры образования эвтектического сплава железо - углерод, выдержку при этой температуре и естественное охлаждение, при этом металлическую поверхность из стали берут с содержанием углерода 3,9-4,1 мас.

Химический способ получения искусственных алмазов // 2586140

Изобретение относится к неорганическому синтезу искусственных алмазов размером до 150 мкм, которые могут найти промышленное применение в производстве абразивов и алмазных смазок, буровой технике.

Способ увеличения размеров алмазов // 2585634

Изобретение относится к области получения синтетических алмазов и может быть использовано в качестве детекторов ядерного излучения в счетчиках быстрых частиц, а также в ювелирном деле.

Поликристаллический алмаз // 2581397

Изобретение относится к поликристаллическому алмазу для использования в различных инструментах. Поликристаллический алмаз характеризуется тем, что содержит алмазные спеченные зерна, имеющие средний диаметр зерна более 50 нм и менее 2500 нм, чистоту 99% или более и диаметр зерна D90, составляющий (средний диаметр зерна + средний диаметр зерна × 0,9) или менее, причем поликристаллический алмаз обладает пластинчатой структурой и имеет твердость 100 ГПа или более.

Способ обработки монокристаллического cvd-алмаза и полученный продукт // 2580916

Изобретение относится к технологии обработки монокристаллического CVD-алмазного материала. Описан способ введения NV-центров в монокристаллический CVD-алмазный материал.

Процесс производства синтетического монокристаллического алмазного материала // 2580743

Изобретение относится к процессу синтеза множества синтетических монокристаллических алмазов. Способ включает формирование множества затравочных подушек, каждая из которых содержит множество затравочных монокристаллов алмаза, прикрепленных к инертному держателю или внедренных в него, загрузку источника углерода, металлического катализатора и множества затравочных подушек в капсулу, при этом, по меньшей мере, часть источника углерода располагается на расстоянии менее 0,1 мм от затравочных монокристаллов алмаза, загрузку капсулы в пресс высокого давления и высокой температуры (ВДВТ) и подвергание капсулы циклу ВДВТ-роста для выращивания монокристаллического алмазного материала на множестве затравочных монокристаллов алмаза, причем цикл ВДВТ-роста включает инициирование ВДВТ-роста монокристаллического алмазного материала на множестве затравочных монокристаллов алмаза путем увеличения давления и температуры, поддержание ВДВТ-роста монокристаллического алмазного материала на множестве затравочных монокристаллов алмаза посредством управляемого давлением процесса роста путем управления и поддержания давления и температуры и прекращение ВДВТ-роста монокристаллического алмазного материала на множестве затравочных монокристаллов алмаза путем уменьшения давления и температуры, при этом множество затравочных монокристаллов алмаза остаются прикрепленными к инертным держателям или внедренными в них во время цикла ВДВТ-роста.

Способ изготовления струеформирующих сопел // 2579598

Изобретение относится к области производства струеформирующих сопел, которые могут быть использованы для очистки поверхностей, удаления покрытий, создания шероховатости на поверхности, для резки и разделения материалов.

Наночастицы, несущие химиотерапевтическое противораковое лекарственное средство // 2616494

Настоящее изобретение относится к фармацевтике, в частности к способу лечения гепатоклеточной карциномы. Способ лечения заключается во введении пациенту наночастиц, содержащих по меньшей мере один химиотерапевтический противоопухолевый агент, представляющий собой доксорубицин, по меньшей мере один поли(С1-С12алкилцианоакрилат) и по меньшей мере один циклодекстрин.

Способ получения прозрачных наноразмерных плёнок феррита висмута // 2616305

Изобретение относится к тонкопленочной технологии получения мультиферроиков, а именно получению прозрачных наноразмерных пленок феррита висмута, которые обладают свойствами мультиферроика при комнатной температуре, так как температура Кюри BiFeO3 830°С, а температура антиферромагнитного перехода 370°С, и может быть использовано в производстве магнитооптических устройств записи, хранения и обработки информации.

Способ получения кефира, обогащенного коэнзимом q10 // 2616277

Изобретение относится к молочной промышленности и нанотехнологии. В получаемый продукт в процессе заквашивания вводят наноструктурированную добавку, включающую коэнзим Q10 в альгинате натрия или наноструктурированную добавку, включающую коэнзим Q10 в каррагинане, или наноструктурированную добавку включающую коэнзим Q10 в конжаковой камеди, или наноструктурированную добавку включающую коэнзим Q10 в геллановой камеди, или наноструктурированную добавку, включающую коэнзим Q10 в натрий карбоксиметилцеллюлозе.

Способ получения полимерных наночастиц низкосиалированного эритропоэтина с высокой степенью сорбции для лечения неврологических заболеваний // 2616258

Изобретение относится к области фармакологии, химии полимеров и нанотехнологиям и может быть использовано для получения полимерных наночастиц низкосиалированного эритропоэтина с высокой степенью сорбции, перпективных для лечения неврологических заболеваний.

Способ получения катализатора с наноразмерными частицами платины // 2616190

Изобретение относится к электролитическим способам нанесения покрытий на углеродный носитель из растворов металлов группы платины и может быть использовано для получения платиноуглеродных катализаторов, используемых в химических источниках тока, в частности в низкотемпературных топливных элементах.

Способ синтеза углеродсодержащих наночастиц и попутного получения технического водорода // 2616040

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении композиционных материалов, синтезе мономеров и высокомолекулярных полиорганических соединений.

Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида // 2616028

Изобретение относится к области изготовления изделий трибологического назначения. Композиционный полимерный антифрикционный материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: в качестве волокнистого наполнителя - углеродное волокно (9,2-42,8) и хаотично расположенные углеродные нанотрубки (0,02-0,74), полифенилсульфид (остальное до 100).

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка // 2615708

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в атомно-силовой микроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что магнитопрозрачный кантилевер соединен с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой, вершина которой соединена с магнитопрозрачной полимерной сферой с нанометровыми конусообразными порами наименьшего диаметра, которые заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, а поверхность вершины зондирующей иглы подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с магнитопрозрачной стеклянной сферой со сквозными нанометровыми порами малого и большого диаметра, заполненными соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.

Способ получения катодного материала на основе системы li2fesio4 // 2615697

Изобретение относится к электротехнической области и может быть использовано в аккумуляторных батареях транспортных и космических систем с улучшенными удельными характеристиками.

Способ получения материала с антибактериальными свойствами на основе хлопковой ткани, модифицированной наночастицами оксида цинка // 2615693

Изобретение относится к области получения материалов с антибактериальными свойствами на основе тканей из волокна природного происхождения, содержащих неорганические антибактериальные агенты.

Способ получения нанокапсул витаминов группы в в геллановой камеди // 2616514

Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности, в частности к способу получения нанокапсул витаминов группы В. Способ характеризуется тем, что в качестве оболочки используется геллановая камедь, при этом витамин группы В добавляют в суспензию геллановой камеди в бензоле в присутствии препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1300 об/мин, далее добавляют ацетонитрил, при массовом соотношении ядро:оболочка 1:3 или 1:1, полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.