[發明專利]一種低氧、大尺寸高純鉿粉的制備方法

在審

• 申請號: 201310116380.0
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN104096847A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 黃永章;王力軍;王芳;江洪林;張力;羅遠輝;陳松;薛紅霞
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B22F9/20
• 分類號: B22F9/20
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

技術領域

本發明涉及一種低氧、大尺寸高純鉿粉的制備方法，借助于熔融鹽溶液還原其金屬氧化物制備低氧、大尺寸的高純度鉿材料，特別是涉及一種粒度可控、質量可控的高純度鉿的制備方法。

背景技術

鉿的耐熱性、耐蝕性優良，熱中子捕獲截面大（115b），純鉿具有塑性、易加工、是原子能工業重要材料，可以吸收核反應堆的熱中子而控制反應堆的反應速度，用于原子反應堆的控制棒和保護裝置。同時由于鉿具有較高的抗氧化性、良好扥導熱和導電性和較低的電子逸出功，被用做等離子切割電極的等離子發射體。此外鉿的合金可作火箭噴嘴和滑翔式重返大氣層的飛行器的前沿保護層，Hf-Ta合金可制造工具鋼及電阻材料。鉿還應用于冶金、化工、火藥及特種耐火材料。

過去已提出許多生產鉿和其他金屬的方法，參見例如CN1882711B、CN102528066A、CN1052148A、US3114611、US4668287、US4637831、US4613366、US4511399、US4242136、US3966460、US3175205等其公開內容在此作參考。總的來說，這些專利都公開了生產鉿的流程和工藝的具體裝置。但這些已有方法都有一定的局限性，或工藝太復雜，或生產效率低，或產品中雜質氧含量高于0.2wt%。

發明內容

本發明的目的是提供一種純度高達99.99wt%，氧含量小于0.2%，粒度大于1μm的金屬鉿粉的制備方法。本發明采用了一種制備高純鉿粉的新方法，采用熔鹽體系利用金屬熱還原法克服了現有技術中存在的缺點，制備得到粒度可控和質量可控的金屬鉿粉。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種低氧、大尺寸高純鉿粉的制備方法，其制備過程包括如下步驟：

a.將氧化鉿粉末、還原劑和熔鹽裝入坩堝中；

b.將坩堝放入反應罐中，裝置密封后抽真空、再充入氬氣洗滌，加熱還原，然后進行恒溫保溫還原，還原結束冷卻出爐；

c.洗滌：將得到的產物先進行酸洗，然后采用去離子水洗滌，再進行篩分、烘干，即為低氧、大尺寸高純鉿粉產品。

步驟a中，所述的還原劑為Ca、CaH₂、Mg、LiH或它們的混合物，所述的還原劑為塊狀或粉末狀。

所述的熔鹽采用CaCl₂、NaCl、KCl和MgCl₂等，或者采用二元混合熔鹽，LiCl-KCl、CsCl-KCl、KCl-NaCl、KCl-MgCl₂、CaCl₂-NaCl、NaCl-MgCl₂等，或者采用三元混合鹽，KCl-NaCl-LiCl、LiCl-KCl-KF、LiCl-NaCl-MgCl₂、KCl-NaCl-CaCl₂等。所述的熔鹽為粉末狀，其純度大于等于96w%，粒度小于等于2mm。

所述的氧化鉿粉末的純度大于等于99.9w%，粒度小于等于1mm。

所述的氧化鉿和還原劑的摩爾比≤理論值，即氧化鉿粉末和還原劑的摩爾比≤1:1；還原劑和熔鹽的摩爾比≤1:1。

步驟a中，將氧化鉿粉末、還原劑和熔鹽按照一定的裝料方式裝入坩堝，裝料方式采用1/3質量的熔鹽、氧化鉿粉末和還原劑的混合物，2/3質量的熔鹽的順序依次裝入坩堝中。所述坩堝的材料為Mo、Ta、Hf、W或Nb金屬等。

步驟b中，所述的加熱還原的溫度為850～1300℃，升溫時間為0.5～12小時。所述的恒溫保溫還原溫度為850～1300℃，保溫時間為0.5～12小時。所述的加熱還原、恒溫保溫還原和冷卻均在氬氣保護下進行。

步驟c中，所述的酸洗的溫度為室溫至100℃，采用0.2M～10M的鹽酸、硫酸、硝酸、或它們的混合酸洗滌，酸洗的次數為1-15次，采用酸洗方法除去熔鹽等雜質。所述的去離子水洗滌為在室溫至100℃，用去離子水洗滌，次數為1-15次。

上述方法制備的低氧、大尺寸高純鉿粉的純度高達99.99wt%，氧含量小于0.2wt%，粒度大于1μm。而不加熔鹽還原得到的鉿粉的粒度遠小于1μm。

本發明的優點：

1、本發明采用熔鹽體系，能有效的降低鉿粉中的氧含量，同時能控制鉿粉的尺寸。