一种生物体钻石原料碳的提取工艺

技术领域

本发明涉及碳提取工艺技术领域，具体为一种生物体钻石原料碳的提取工 艺。

背景技术

钻石、石墨、无定形炭都是碳的同素异形体。由于碳分子结构的不同，虽 同为碳元素组成，但三种物质却拥有截然不同的性状。之前石墨和钻石都源于 地壳运动自然产生，从矿物开采而得，随着科技的进步，石墨可以由碳在高温 下隔绝空气生成，钻石也可由石墨在特殊的高温高压环境下制得，并随着技术 的进步，近年已经可以生产出宝石级别的克拉钻，目前最大可达二十五克拉钻 石毛坯。

随着钻石工业的发展，人们也把目光投向了一个具有特殊意义的领域，譬 如将特定意义的碳提取出来，如人的头发、指甲，宠物的毛，或者其它具有特 殊意义的物品等，作为钻石生产的碳源，那么这颗钻石将具有独一无二的纪念 属性。本发明则是针对客户提供的错综复杂的不同材料，对碳进行提取、提纯， 并进一步石墨化，使其成为人造钻石的原料，用来打造独一无二具有特殊纪念 意义的钻石。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种生物体钻石原料碳的 提取工艺，以解决背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种生物体钻石原料碳的提取工艺，包括如下步骤：

(1)将含碳生命体及有机化合物的材料进行隔绝空气，并在加热腔体中 通过780摄氏度以上的高温碳化，分解出碳元素；

(2)将步骤(1)高温碳化后含碳元素的材料以及含碳元素杂质进行提纯， 得到纯净的碳。

优选地，所述步骤(1)中的隔绝空气方法为先将加热腔体抽取真空，加 热腔体密封，通过抽气管与真空泵相连通，加热腔体上安装有真空压力表，用 于监测真空度；然后开始高温加热碳化，并在加热碳化的过程中保持持续的抽 真空状态，在停止加热后依然保持真空状态，直至材料冷却至接近室温后再停 止抽真空。

优选地，所述步骤(1)中的隔绝空气方法为将加热腔体充满保护气体以 隔绝材料与氧气的接触；并持续充入保护气体或将加热腔体抽取真空后再通入 保护气体，再启动加热，并在加热碳化的过程中保持保护气体持续通入的状态， 在停止加热加热腔体后依然保持保护气体通入状态，直至材料冷却至接近室温 后再切断保护气体的通入。

优选地，所述步骤(1)中的隔绝空气方法为将材料放入耐高温可延展材 料，密封包裹并挤压出空气，或者抽真空后，再放入加热腔体内加热碳化。

优选地，所述步骤(1)中的隔绝空气方法为将材料放入坩埚中，覆盖一 层耐高温粉末，以达到隔绝空气的目的，然后盖上坩埚盖，或者在覆盖物与坩 埚盖之间放置耐高温压片，再放入加热腔体中加热碳化。

优选地，所述步骤(2)的提纯步骤为：将碳化后的材料放入混合酸液中 搅拌、浸泡溶解，再将溶解液过滤，得到纯净的碳。

所述的混合酸液包括百分比浓度为20％±5％硫酸、20％±5％盐酸、20％ ±5％硝酸、20％±5％高氯酸，以及20％±5％氢氟酸中的一种或多种的混合酸 液。

所述的过滤方式为：将溶解液通过滤纸、滤膜、滤袋、垂融坩埚或漏斗在 常压或抽真空环境下过滤。

所述步骤(1)和步骤(2)过程中产生的二氧化碳气体，通过采集、吸收， 然后化学分离出其中的二氧化碳气体，再经化学置换得到碳，最后经酸洗、过 滤、收集、干燥，得到纯净的碳；

上述方式，通过使用采样泵和二氧化碳吸收剂采集、吸收步骤(1)和步 骤(2)过程中产生的二氧化碳气体；

其中，化学分离步骤为：将已吸收二氧化碳气体的吸收剂置于启普发生器 中，加入强酸使二氧化碳逸出，采集至二氧化碳采集瓶中；

其中，化学置换步骤为：将点燃的镁条放入收集有二氧化碳的集气瓶中燃 烧，置换出碳；

其中上述方式中，向置换出碳的集气瓶中加入酸洗液进行酸洗；

其中，酸洗液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸或稀氢氟酸；

酸洗后的碳以滤纸过滤，并用水冲洗滤纸上残留的碳；

一种采集、吸收上述过程中产生的二氧化碳气体的装置，其包括焚烧炉、 洗气瓶、装有二氧化碳吸收剂的吸收器和采样泵，焚烧炉的烟囱中上部开设有 采气口，采气口与采气管连接，采气管、洗气瓶、吸收器和采样泵依次通过管 路连接；

所述的采集、吸收人或动物的遗体在火化过程中产生的二氧化碳气体的装 置，其焚烧炉的烟囱的采气口处安装有防尘罩。

本发明的有益效果在于：

本发明的生物体钻石原料碳的提取工艺方法，其工艺过程简单，操作简便， 提取成本低，能耗少，环境污染小，提取效率高，提纯效果好，碳提取率可达 0.3％，能够制得纯净的碳，进而制成生物体钻石纪念品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是采集、吸收人或动物的遗体在火化过程中产生的二氧化碳气体的装 置的结构示意图；

附图标记说明：

1-焚烧炉，2-洗气瓶，3-吸收器，4-采样泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，本发明提供了一种生物体钻石原料碳的提取工艺，包括如下 步骤：

(1)将含碳生命体及有机化合物的进行隔绝空气，并在加热腔体中通过 780摄氏度以上的高温碳化，分解出碳元素；加热腔体包括但不限于高温炉和 碳化炉；

本发明实施例采用的高温位于780-3000摄氏度之间；加热碳化时间在 10-40min之间；

含碳生命体及有机化合物，包括所有合成有机物、各种生命体(指动物、 植物、人类及菌类等)生命体残骸或生命体附属物(如指甲、毛发、皮屑、体液 及代谢物等)

(2)将步骤(1)高温碳化后含碳元素的材料以及含碳元素杂质进行提纯， 得到纯净的碳；

本发明步骤(2)所要提纯的材料包括且不限于：直接含有碳元素的材料， 以无定形炭或者石墨的形式存在，如煤炭、木炭、石墨等，还包括动植物、 人类或其它生命体或天然有机物、化学合成有机物等含碳物质的灰烬，都 可以通过步骤(2)的工艺方法进行提纯，得到纯净的碳；

其中，本发明步骤(1)中的所述的隔绝空气工艺可通过如下方式实施：

实施方式一：

高温碳化的过程中，采用将加热腔体抽取真空的方法，已达到避免样本材 料接触空气的目的，具体实施的方式为：将加热腔体密封，留一个抽气口连接 真空泵及真空压力表监测真空度，在抽真空后开始高温加热碳化，并在加热碳 化的过程中保持持续的抽真空状态，在停止加热后依然保持真空状态，直至材 料冷却至接近室温后再停止抽真空；

实施方式二：

采用将加热腔体充满保护气体的方法隔绝样品与氧气的接触，然后高温碳 化，保护气体可采用氮气或氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体。具体实施的方法 为：根据所充入氮气或惰性气体的密度，设置加热腔体的进气口与出气口位置， 然后持续充入保护气体，或者在抽取真空后再通入保护气体；待保护气体开启 后，再启动加热，并在加热碳化的过程中保持持续的保护气体通入状态，在停 止加热后依然保护气体通入状态，直至材料冷却至接近室温后再切断保护气体 的通入；

实施方式三：

将材料以耐高温的金箔、铂金箔、银箔等耐高温可延展材料，密封包裹并 挤压出空气，或者抽真空后，再放入高温炉内加热碳化；

实施方式四：

在待处理材料放入坩埚后，覆盖一层耐高温粉末，以达到隔绝空气的目的， 然后盖上坩埚盖，或者在覆盖物与坩埚盖之间放置耐高温压片，再放入高温炉 中加热碳化。

为提高样本材料处理的成功率以及效率，上述实施方式可以单独使用，也 可以组合使用，组合使用成功率大幅提高。

进一步的，所述步骤(2)的提纯步骤为：将碳化后的材料放入混合酸液 中搅拌、浸泡溶解，再将溶解液过滤，得到纯净的碳。

将步骤(2)所得到的纯净碳进行隔绝空气，再高温石墨化，得到人造钻 石原料，使用900-3000摄氏度进行隔绝空气条件下的高温石墨化，再将石墨 用高温高压法或CVD法模拟天然钻石生长环境生长成钻石，隔绝空气可采用 上述实施方式。

进一步的，所述的混合酸液包括百分比浓度为20％±5％硫酸、20％±5％ 盐酸、20％±5％硝酸、20％±5％高氯酸，以及20％±5％氢氟酸中的一种或多 种的混合酸液。

进一步的，所述的过滤方式为：通过滤纸、滤膜、滤袋、垂融坩埚或漏斗， 在常压或抽真空环境下过滤；

采用滤纸过滤时：将浸泡后得到的溶液的上层含黑色碳漂浮物的液体用滤 纸过滤，并用水冲洗滤纸上的碳粒，最后将滤纸上留存的碳干燥，得到纯净的 碳；也可装入特殊滤袋进行处理，以纯水清洗过滤，得到纯净的碳。

本发明步骤(1)和步骤(2)过程中产生的含二氧化碳气体，可通过碳捕 捉技术，如含有一氧化碳，可采用进一步氧化燃烧将其转化为二氧化碳，或者 将含碳的有机物、生命体残骸等焚烧产生的二氧化碳气体，可通过抽气泵抽入 吸附剂固体或液体进行碳的捕捉，生成碳酸盐，然后用强酸置换提取出纯净二 氧化碳，以镁等还原出碳元素。此方法也适用于碳酸盐中碳的提取。然后，将 提取的碳使用900-3000摄氏度进行隔绝空气条件下的高温石墨化，再将石墨 用高温高压法或CVD法模拟天然钻石生长环境生长成钻石。

本发明不仅可采集步骤(1)和步骤(2)过程中产生的含二氧化碳气体， 还可以采集空气、工业燃烧废气，人或动物的遗骸在焚烧过程中产生的一氧化 碳、二氧化碳气体，其中一氧化碳气体可进一步燃烧处理生成二氧化碳，将二 氧化碳吸收生成碳酸盐，然后再化学分离提纯出其中的二氧化碳气体，再经化 学置换得到碳，最后经酸洗、过滤、收集、干燥，得到纯净的碳。此方法也适 用于碳酸盐中碳的提取。

上述的气体原料碳的提取工艺方法中，使用采样泵和二氧化碳吸收剂采集 步骤(1)和步骤(2)以及空气、工业燃烧废气、或特定含碳物质及人或动物 的遗体在火化过程中产生的二氧化碳气体。

上述的化学分离步骤为：将已吸收二氧化碳气体的吸收剂置于启普发生器 中，加入强酸使二氧化碳逸出，采集至二氧化碳采集瓶中。

上述的化学置换步骤为：将点燃的镁条放入收集有二氧化碳的集气瓶中燃 烧，置换出碳。

上述的提取工艺方法中，向置换出碳的集气瓶中加入酸洗液进行酸洗。

进一步地，酸洗液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸或稀氢氟酸。

上述的提取工艺方法中，酸洗后的碳以滤纸过滤，并用水冲洗滤纸上残留 的碳。

一种步骤(1)和步骤(2)以及空气、工业燃烧废气、或特定含碳物质及 人或动物的遗体在火化过程中产生的二氧化碳气体的装置，其包括焚烧炉、洗 气瓶、装有二氧化碳吸收剂的吸收器和采样泵，焚烧炉的烟囱中上部开设有采 气口，采气口与采气管连接，采气管、洗气瓶、吸收器和采样泵依次通过管路 连接。

所述的采集、吸收人或动物的遗体在火化过程中产生的二氧化碳气体的装 置，其焚烧炉的烟囱的采气口处安装有防尘罩。

向置换出碳元素的集气瓶中加入酸洗液稀盐酸清洗，溶解多余的金属元素 及其它形式的无机盐，一般，稀盐酸的质量分数为10～18％；然后以滤纸过滤， 并用水冲洗滤纸上残留的碳，以去除残留的金属及无机盐，最后将滤纸上的碳 收集、干燥，得到纯净的碳。

如图1所示，所述的采集、吸收人或动物的遗体在火化过程中产生的二氧 化碳气体的装置，其包括焚烧炉1、洗气瓶2、装有二氧化碳吸收剂的吸收器3 和采样泵4，焚烧炉的烟囱中上部开设有采气口，采气口处安装有防尘罩，以 免有颗粒堵塞采气口，采气口与采气管连接，采气管、洗气瓶、吸收器和采样 泵依次通过管路连接。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。