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人工合成金刚石，在现代工业中占有重要地位，据不完全统计，近几十年 来，我国人工合成金刚石，年产量约为5~6亿克拉，居世界3-4位。

    在人工合成金刚石过程中，金刚石的提纯，特别是金刚石颗粒表面去石墨是一个非常关键的环节。据报道，目前常用去石墨的方法是用HClO4、 HS2SO4+HNO3等。这些方法，虽然能有效地去掉金刚石颗粒表面的石墨，但由此带来的环境污染，特别是对操作人员的健康的影响非常严重。因此，不少 人为解决此问题作了很大的努力，如废气吸收等，但仍不能从根本上解决问题。针对这一情况，作者研究了一种以臭氧化气体代替酸煮工艺，从而从根本上解决了 Cl2、NO2对环境的污染和对操作人员身体健康的影响。

    臭氧去除人造金刚石颗粒表面石墨的原理是基于臭氧在常温下极不稳定，易分解成O2+O，而原子态O的活性很高，在200℃以下，即可与C反应，其反应式为 2O3+C（石墨）=CO2+2O2。从反应付产物来看，CO2+2O2对环境和人体无影响。用此法对2000克拉金刚石进行了脱石墨处理，效果良好，其 产品质量达到或超过酸处理结果。

    经Ca(OH)2水溶液鉴定，实际上O3在105℃便与石墨开始作用。表1是O3 和纯石墨的反应条件及结果。由表可见O3在120℃与石墨有较强的反应，使装料减重0.9375克，约占总料重的16.7%，平均每克石墨耗臭氧量为 8.5克，与按上述反应式，计算出的臭氧耗量8克O3/克石墨非常接近，仅为理论值的1.06倍，可见O3的利用率是很高的。

    但当臭氧和含10%石墨的金刚石料反应时，情况有所变化，其反应条件和结果示于表2中。由表2中可以看出下列结果：1）在105℃时，O3的确与金刚石中 的石墨发生反应，且随着反应温度和O3浓度的增加，反应速度也增加；2）当O3和石墨反应时，随反应温度和气体中O3浓度的增加，O3利用率变化不大，约 为理论值的2倍。因为这是气—固界面反应，在相同O3流量下，O3同纯石墨料的接触机率比金刚石料中石墨接触机率大，以及金刚石料进行实验，另外，由于臭 氧发生器与去石墨反应器尺寸的限制以及试图获得更多的反应信息，故将200克金刚石料分十三次进行实验，其中部分实验的条件与结果见表3。由表3可见，当 臭氧化气体流速增加时，反应速度增加，而臭氧耗量却有所降低，仅为理论值的1.75倍，却为14克O3/克石墨，这可能是因为随着臭氧化气体流速的增加， 臭氧与石墨的接触机率加大所致。

    成本计算，按每克石墨臭氧14克计算，每克金刚石耗资为1分人民币。经进一步改进反应器结构，每克石墨耗臭氧8.4克，按此结果计算，每克金刚石耗资为 0.66分人民币。另外，即使按最差的结果，即每克石墨耗臭氧22克，每克金刚石耗资1.7分人民币。如果用酸处理石墨，按有关报道，每3000克金刚石 料耗资5元，耗电费2.6元，总共人民币7.5元，平均每克金刚石耗资为0.25分人民币，小于臭氧处理结果。

    环境治理费或设备折旧费，据文献报道，年产960000克拉的金刚石厂，环境治理费每克金刚石需5分人民币，一年的治理费9600元，而臭氧设备折旧费一 年约6000~7000元，平均每克金刚石耗资3.6分人民币。把处理费和设备折旧费相加，臭氧处理每克金刚石耗资为4.2~5.3分人民币，而酸处理工 艺为5.285分人民币。这一结果至少可以说明，用臭氧处理不比酸处理成本高。更重要的是臭氧处理的付产物为CO2+O2，对大气无任何污染，对人体无任 何损害，而且操作轻松。而用酸处理，尽管经过吸收剂吸收，但仍有小量酸雾放在大气中，特别是操作人员要遭受Cl2或NO2之苦。

    上述为初步结果，但它毕竟说明了一个重要事实，即用臭氧可去除人造金刚石料中的石墨，而且经进一步研究，在成本上有可能优于酸处理工艺至少是相当。这一技 术的成功，不仅为我国人工合成金刚石工业的发展，从根本上解决了环境污染问题，而且，减轻了操作人员的劳动强度，维护了身体健康。

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