[发明专利]蓝宝石原料再生的方法和再生蓝宝石

说明书

本发明公开了一种蓝宝石原料再生的方法和再生蓝宝石，蓝宝石原料再生的方法，包括以下步骤：将蓝宝石切割研磨工艺得到的废浆料经过第一次固液分离得到切割废渣，切割废渣经过有机溶剂洗涤、第二次固液分离、水洗、第三次固液分离得到固态废料；将固态废料通氧化气流在800～1000℃氧化得到氧化处理后的混合物；将上述氧化处理后的混合物经过酸液洗涤，再经过水洗、烘干得到蓝宝石原料。本申请能够有效地回收废浆料中的α‑Al₂O₃粉末，回收得到的蓝宝石原料中α‑Al₂O₃粉末纯度不低于99.995%，能够作为蓝宝石晶体生长工艺中的原料生产蓝宝石。

技术领域

本发明涉及晶体制造的技术领域，尤其是涉及一种蓝宝石原料再生的方法和再生蓝宝石。

背景技术

蓝宝石是三方晶系结晶体，其莫氏硬度高达9.0，同时其特殊的晶格结构决定了其具有优良的机械性能、化学稳定性和光学特性，因此蓝宝石是优良的LED照明材料和窗口材料。随着蓝宝石的广泛运用，蓝宝石的消耗量与日俱增。

一般蓝宝石由籽晶生长成大尺寸的晶体，大尺寸晶体根据实际生产需要，通过切割研磨成棒状或者片状。而在此切割研磨过程中，产生的蓝宝石碎屑与助剂、清洗剂等液体物质形成了废浆料。目前，蓝宝石加工企业对于这种废浆料一般按照危险废弃物的处置标准进行处理，处理难度较大，处理费用高昂。目前，市场上鲜有对蓝宝石废料回收工艺的报道。

发明内容

为了充分回收利用蓝宝石废料，本申请提供一种蓝宝石原料再生的方法和再生蓝宝石。

第一方面，本申请提供一种蓝宝石原料再生的方法，采用如下技术方案：

一种蓝宝石原料再生的方法，包括以下步骤：

固液分离：将蓝宝石切割研磨工艺得到的废浆料经过第一次固液分离得到切割废渣，切割废渣经过有机溶剂洗涤、第二次固液分离、水洗、第三次固液分离得到固态废料；

氧化处理：上述固态废料通氧化气流在800～1000℃氧化得到氧化处理后的混合物，其中氧化过程中的氧分压不超过10^-2Pa；

酸洗除杂：将上述氧化处理后的混合物经过酸液洗涤，再经过水洗、烘干得到蓝宝石原料，其中酸液洗涤中使用的酸液含有氢氟酸，且酸液的pH值为1～3。。

在上述技术方案中，切割研磨工艺中使用电镀镍金刚线作为切割机的切割线，蓝宝石晶体被含有二氧化硅和碳化硅的板材把持固定，采用乙二醇和白油作为助剂，水作为清洗剂，进行切割，切割完毕后，收集废浆料。

废浆料由固态废料和液态废料组成，固态废料主要包括金刚石微粒、碳化硅微粒、二氧化硅微粒和镍微粒，液态废料一般为乙二醇和白油的混合物。废浆料先经过固液分离，再经过有机溶剂的洗涤，有机溶剂充分溶解固体切割废渣中残留的液态废料，最后经过水洗清洁后第三次固液分离，得到固态废料，避免固态废料中掺杂有机溶剂影响后续固态废料的氧化处理。

固态废料在高温低氧分压的环境下与氧气发生氧化反应，金刚石微粒达到800℃即可燃烧生成气态氧化物，气态氧化物随氧化气流排出，从废料中分离出大量碳元素。碳化硅微粒在低氧分压的环境下主要生成一氧化硅气体，一氧化硅气体随氧化气流排出从废料中分离出部分硅元素。镍微粒在800～1000℃的反应温度下氧化生成活性一氧化镍，便于后续镍元素与α-Al₂O₃进行分离。氧化处理后的混合物中主要成分为α-Al₂O₃粉末，还包括了一氧化镍、二氧化硅以及少量未反应完全的碳化硅。