阅读说明：本技术 一种利用骨灰制备人工钻石的方法及其产品 (Method for preparing artificial diamond by using bone ash and product thereof ) 是由 钟柳 钟佳俊 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种利用骨灰制备人工钻石的方法及其产品,其制备步骤如下：(1)将骨灰过500目筛,对筛网上的骨灰进行研磨,研磨至粒径为<50μm；(2)酸性处理：将酸溶液倒入骨灰中至pH为3.3-3.4,搅拌,并浸泡3-6h；(3)加热酸溶液,并向酸溶液中鼓入气体；(4)将酸溶液中溢出的气体收集,并导入真空气相沉积室,沉积室底部设有硅基,同时向沉积室导入氢气,微波等离子体放电,沉积室压力为1kPa-10kPa,温度为800-1100℃,时间为15-20min；(5)获取沉积于硅基的含碳材料,粉碎；将粉碎后的含碳材料注入高压反应室,在高温高压下,制得人工钻石。获得的产品坚硬、光泽度好、美观,保存时间长。(The invention discloses a method for preparing artificial diamond by using bone ash and a product thereof, wherein the preparation steps are as follows: (1) sieving the bone ash with a 500-mesh sieve, grinding the bone ash on the sieve until the particle size is less than 50 mu m; (2) acid treatment: pouring acid solution into the bone ash until the pH value is 3.3-3.4, stirring, and soaking for 3-6 h; (3) heating the acid solution and bubbling a gas into the acid solution; (4) collecting gas overflowing from the acid solution, introducing the gas into a vacuum vapor deposition chamber, arranging a silicon substrate at the bottom of the deposition chamber, introducing hydrogen into the deposition chamber, discharging by microwave plasma, wherein the pressure of the deposition chamber is 1-10 kPa, the temperature is 800-1100 ℃, and the time is 15-20 min; (5) obtaining a carbon-containing material deposited on the silicon substrate, and crushing; and injecting the crushed carbon-containing material into a high-pressure reaction chamber, and preparing the artificial diamond under high temperature and high pressure. The obtained product has the advantages of high hardness, good glossiness, good appearance, and long shelf life.)

一种利用骨灰制备人工钻石的方法及其产品

技术领域

本发明涉及一种生物体钻石原料碳的提取工艺方法及其产品，特别涉及以骨灰为原料提取碳，用来制作生物体钻石。

背景技术

2016年国家颁布了新殡葬法，以法律的形式要全国人民死后必须全民火化，不再允许传统土葬，近年来，随着认识上的变化，将遗体火葬后将骨灰进行存放的方式逐渐被群众接受。这样全国人民都面临着祖先、亲人的骨灰如何存放，如何长久保存的问题。目前国家也积极提倡新的绿色殡葬方式，如：海葬、树葬等方法来解决骨灰安置的问题，但目前还不为人所接受，无法表达出对亲人的思念与缅怀。将骨灰加工成宝石，做成各种收藏品、纪念品、工艺品，可以是戒指、手镯、吊坠、手串、链子，各种形状的雕像、摆件等等，因为是人的身体一部分做成，因此有独特的纪念价值、独特意义。

目前，钻石具有最大的硬度，最大的热导率，最小的压缩率，透光波段最宽，声速最快，载流子迁移率大等优异性能，被广泛应用于工业、科技、国防、医疗等领域。同时因其坚硬、稀有与均匀剔透璀璨夺目的视觉效果，而成为财富与荣耀的象征，用钻石制作的各种首饰深受人们喜爱。然而由于天然钻石的稀少，无法满足人们对钻石的需求，人造钻石也就应运而生。人造钻石一般采用石墨制作，因此，含碳的物质都可制作为钻石。世界上所有的生物体中都含有丰富的碳元素，人及所有动物身体中碳元素的含量大约为18％。所有其它“活”的物质里面也都含有一定量的碳，如植物的叶绿素的主要成分是碳，树杆的主要成分也是碳，维持人体生命的能量来源——糖、脂肪、油脂是由碳、氢、氧三种元素组成的，蛋白质和维生素的主要成分也都是碳元素。因此，没有碳元素，就不会存在生命，所以说碳是生命的源泉。人和动物的遗体火化产生的骨灰中除了钙、磷等元素外，还含有丰富的碳，并且火化过程中燃烧生成二氧化碳或一氧化碳等含碳气体。如果将人或动物的遗体在火化过程中产生的含碳物质转化成人造钻石，制成各种纪念品，如钻戒、项链、艺术品等，是对已故亲人、已故宠物等的最好纪念。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用骨灰制备人工钻石的方法及其产品，科学合理、简单易行，获得的产品坚硬、光泽度好、美观，保存时间长。

本发明所述的一种利用骨灰制备人工钻石的方法，其步骤如下：

(1)将骨灰过500目筛，对筛网上的骨灰进行研磨，研磨至粒径为<50μm；

(2)酸性处理：将酸溶液倒入骨灰中至pH为3.3-3.4，搅拌，并浸泡3-6h；

(3)加热酸溶液，并向酸溶液中鼓入气体；

(4)将酸溶液中溢出的气体收集，并导入真空气相沉积室，沉积室底部设有硅基，同时向沉积室导入氢气，微波等离子体放电，沉积室压力为1kPa-10kPa，温度为800-1100℃，时间为15-20min；

(5)获取沉积于硅基的含碳材料，粉碎；将粉碎后的含碳材料注入高压反应室，在高温高压下，制得人工钻石。

步骤(1)所述筛网设于骨灰热解炉炉膛中，由石墨制成。

步骤(2)所述气体为火化过程中收集的气体。

步骤(2)所述气体为经过分离、化学置换得到的二氧化碳气体。

步骤(5)高压反应室中采用分步加温加压，先加压至30-35MPa，然后以恒定的速度升温至600-800℃，保持5-10min，继续加压至100-110MPa，以恒定的速度升温至1500-1700℃，保温12-15h，然后降温，至600-800℃后开始卸压，同时继续降温，至常温常压，即可制得人工钻石。

由上述方法获得的人工钻石。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

骨灰变成人工钻石存放家中后，就不再需要再购买公墓，不需交纳无穷无尽的公墓管理费，可以当成传家宝存放于家中，这样就为国家节约了土地，同时还能保留人们对故人的惦念，利国利民，此外也可解决直接将骨灰盒存放家中给人带来的不适感。

本发明科学合理、适于推广，工艺过程简单，产品质量优良。本发明通过收集筛网上的骨灰，对其进行粉碎，可以获得人们更加希望保存的逝去亲人或者宠物的骨灰部分。利用火化过程中收集的二氧化碳气体对含酸溶液进行鼓气，含酸溶液中的含碳气体与二氧化碳气体共同进入气相沉积室进行沉积，获得含有钻石和石墨的碳材料；粉碎后进行分步加温加压制备人工钻石，两种不同的工艺组合，工艺条件能耗大大降低。

本发明利用含碳材料制备钻石时，采用分步加温加压，对加压加热时机和温度范围进行了严格控制，使得工艺的压力控制更加准确，确保晶种快速连续地长大，并且制备得到的人工钻石纯度高、色泽好、韧性强，可以长时间保存，适合人们留存用于纪念已逝的故人或者宠物。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

(1)将骨灰过500目筛，对筛网上的骨灰进行研磨，研磨至粒径为30μm；

(2)酸性处理：将酸溶液倒入骨灰中至pH为3.3，搅拌，并浸泡4h；

(3)加热酸溶液，并向酸溶液中鼓入火化时收集并净化的二氧化碳气体；

(4)将酸溶液中溢出的气体收集，并导入真空气相沉积室，沉积室底部设有硅基，同时向沉积室导入氢气，微波等离子体放电，沉积室压力为3kPa，温度为1100℃，时间为15min；

(5)获取沉积于硅基的含碳材料，粉碎；将粉碎后的含碳材料注入高压反应室，先加压至30MPa，然后以恒定的速度升温至800℃，保持6min，继续加压至100MPa，以恒定的速度升温至1700℃，保温12h，然后降温，至600℃后开始卸压，同时继续降温，至常温常压，即可制得人工钻石。

实施例2

(1)将骨灰过500目筛，对筛网上的骨灰进行研磨，研磨至粒径为10μm；

(2)酸性处理：将酸溶液倒入骨灰中至pH为3.4，搅拌，并浸泡6h；

(3)加热酸溶液，并向酸溶液中鼓入火化时收集并净化的二氧化碳气体；

(4)将酸溶液中溢出的气体收集，并导入真空气相沉积室，沉积室底部设有硅基，同时向沉积室导入氢气，微波等离子体放电，沉积室压力为10kPa，温度为800℃，时间为20min；

(5)获取沉积于硅基的含碳材料，粉碎；将粉碎后的含碳材料注入高压反应室，先加压至35MPa，然后以恒定的速度升温至600℃，保持10min，继续加压至110MPa，以恒定的速度升温至1500℃，保温15h，然后降温，至800℃后开始卸压，同时继续降温，至常温常压，即可制得人工钻石。

实施例3

(1)将骨灰过500目筛，对筛网上的骨灰进行研磨，研磨至粒径为45μm；

(2)酸性处理：将酸溶液倒入骨灰中至pH为3.4，搅拌，并浸泡3h；

(3)加热酸溶液，并向酸溶液中鼓入火化时收集并净化的二氧化碳气体；

(4)将酸溶液中溢出的气体收集，并导入真空气相沉积室，沉积室底部设有硅基，同时向沉积室导入氢气，微波等离子体放电，沉积室压力为5kPa，温度为1000℃，时间为18min；

(5)获取沉积于硅基的含碳材料，粉碎；将粉碎后的含碳材料注入高压反应室，先加压至35MPa，然后以恒定的速度升温至700℃，保持8min，继续加压至110MPa，以恒定的速度升温至1600℃，保温13h，然后降温，至700℃后开始卸压，同时继续降温，至常温常压，即可制得人工钻石。

实施例4

(1)将骨灰过500目筛，对筛网上的骨灰进行研磨，研磨至粒径为2μm；

(2)酸性处理：将酸溶液倒入骨灰中至pH为3.4，搅拌，并浸泡5h；

(3)加热酸溶液，并向酸溶液中鼓入火化时收集并净化的二氧化碳气体；

(4)将酸溶液中溢出的气体收集，并导入真空气相沉积室，沉积室底部设有硅基，同时向沉积室导入氢气，微波等离子体放电，沉积室压力为1kPa，温度为1100℃，时间为20min；

(5)获取沉积于硅基的含碳材料；将含碳材料注入高压反应室，先加压至34MPa，然后以恒定的速度升温至800℃，保持10min，继续加压至110MPa，以恒定的速度升温至1500℃，保温12h，然后降温，至600℃后开始卸压，同时继续降温，至常温常压，即可制得人工钻石。

表1.人工钻石参数

	折射率	色散	光泽指数	莫氏硬度	韧性
						实施例1	2.25	0.055	17.6％	9.20	好
实施例2	2.33	0.050	18.6％	9.15	好
						实施例3	2.21	0.056	17.4％	8.97	好
实施例4	2.30	0.058	18.3％	9.14	好

综上所述，本发明为利用骨灰制备人工钻石的方法及产品，可改良传统骨灰火化保存方式，大量节省储存空间，减少对丧葬土地需求而达到环境质量维护之外，并可使用本方法大量生产，不仅易加工成型且能有效降低生产成本，并使亲友或宠物骨灰可因此达到永久保存的利用价值，进而使本发明的产生能更进步、更实用、更符合使用者所须。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施范围；凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖范围内。