[發(fā)明專利]一種制備氮化錳的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710050180.4
• 申請日: 2007-09-30
• 公開（公告）號: CN101172586A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮良榮;聶才淞
• 申請（專利權(quán)）人: 馮良榮
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06;C01G45/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，涉及氮化錳的制備方法。

背景技術(shù)

錳在煉鋼過程中起著脫氧、脫硫、降低硫引起的熱脆性，提高鋼的熱處理性能等作用。錳作為合金化元素能夠與鐵形成固溶體，增加鋼的強(qiáng)度和硬度。錳使鋼形成并穩(wěn)定奧氏體的能力僅次于鎳。而氮最初作為奧氏體的形成元素以取代部分昂貴的鎳并改善材料的性能，作為合金化元素，氮能夠提高高氮鋼的強(qiáng)度、韌性、抗蠕變以及耐腐蝕性能。因此在冶煉某些牌號的鋼時(shí)，往往需要同時(shí)加入錳和氮兩種元素，但是由于氮在鋼中溶解度低而難以加入，而單獨(dú)加入錳時(shí)，錳也容易氧化，利用率不高。以氮化錳的形式加入錳和氮，則錳和氮的利用率都得到提高，且由于錳和氮元素價(jià)格相對較低，因此氮化錳是鋼鐵增氮的主要添加劑。

美國專利US2860080披露了一種制備氮化錳的方法，其在回轉(zhuǎn)窯中用氮?dú)鈿夥障逻B續(xù)生產(chǎn)氮化錳，最高反應(yīng)溫度不低于950℃。

美國專利US3389990披露了一種制備氮化錳的方法，其把金屬錳或者含錳90％左右的錳鐵磨成一定的粒徑分布，以獲得合適的產(chǎn)品表觀密度。

以上兩個(gè)過程，由于其氮化氣氛中沒有特別加入還原性氫，適用的原料種類相對受到限制，比如不能采用錳氧化物作為原料，金屬錳原料中的部分錳氧化物(由于金屬錳表面容易形成一層錳氧化物，也使得氮化反應(yīng)難以進(jìn)行)、含有的少量的硫、磷、碳等雜質(zhì)也難以除去。

中國專利CN1122727C披露了一種制備超純凈氮化錳的方法，其首先把錳原料進(jìn)行純化，然后裝入密閉不銹鋼容器中，再將該容器放入馬弗爐中加熱，然后降溫，然后打開不銹鋼容器。

中國專利CN1799991采用與上述專利類似的方法，先把原料裝入料盤，然后再把料盤裝入料筐，再裝入爐缸，最后把爐缸裝入電阻爐，加熱電阻爐。在氮化的后期用氬氣置換爐缸。

上述兩個(gè)專利的缺點(diǎn)是固體物料和氣體都不能連續(xù)進(jìn)出反應(yīng)器，單爐間歇生產(chǎn)，熱量效率低和生產(chǎn)效率相對比較低。

湖南鐵合金廠崔先云(鐵合金，2001(1)：12～16)用回轉(zhuǎn)法生產(chǎn)氮化錳，是將物料單批次加入一個(gè)回轉(zhuǎn)反應(yīng)器，生產(chǎn)過程中不能連續(xù)的進(jìn)出固體物料，每一次生產(chǎn)反應(yīng)器都經(jīng)過升溫——保溫——降溫的過程，同樣具有單爐間歇生產(chǎn)的缺點(diǎn)，即熱效率和生產(chǎn)效率都較低。

中國專利CN1876870、吳慶定等在中國專利CN1803585(以及發(fā)表的文章：機(jī)械工程材料，2006，30(11)：33～35)中披露的制備氮化錳的方法，也是單爐間歇操作，并且需要在加熱物料以前對反應(yīng)器抽真空到壓力低于幾百Pa以下，CN1803585在物料壓塊的時(shí)候加入水玻璃，CN1876870用錳硅合金作原料，這樣不但設(shè)備成本和操作成本增加，而且當(dāng)采用這樣的氮化錳作為煉鋼添加劑的時(shí)候，勢必影響鋼的Si含量。

黃加伍等(中國有色金屬學(xué)報(bào)，2006，16(4)：675～679)以及中國專利CN1775663用微波加熱反應(yīng)器制備氮化錳。該過程有兩個(gè)不足之處，一是受微波穿透能力的限制，在立式反應(yīng)器中反應(yīng)器直徑不能做得太大，二是受微波爐本身技術(shù)的限制，微波反應(yīng)器還不成熟，不能用作大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備。

蔣漢祥(重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27(5)：70～73；重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，24(4)：103～105)等在實(shí)驗(yàn)室利用管式爐對制備氮化錳的工藝進(jìn)行了研究，過程中將金屬錳原料裝入石英舟中，然后放入管式爐內(nèi)加熱反應(yīng)。這樣的過程只是小規(guī)模(g數(shù)量級)間歇式研究性質(zhì)的制備過程。

張金柱等(鐵合金，2004(3)：9～12)對金屬錳的氮化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，該文沒有涉及到生產(chǎn)工藝的問題。

另外尚有許多研究性質(zhì)的工作，主要采用等離子體植入法(Vempaire，D.，etc，.Physica?A：Statistical?Mechanics?and?ItsApplications，358(1)，136-141、分子束外延生長法(Ham，Moon-Ho；etc，.Solid?State?Communications，Volume?Date?2006，137(1-2)，11-15)在Al₂O₃、MgO等基體上生長氮化錳和氮化錳鎵薄膜，對這些薄膜的磁性質(zhì)進(jìn)行研究。

綜上所述，現(xiàn)有制備方法中，沒有適用底物廣且能夠大規(guī)模連續(xù)制備氮化錳的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種原料易得，工藝過程穩(wěn)定，以金屬錳或者錳氧化物為原料的氮化錳生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：