[發(fā)明專利]一種低氧高純金屬鉿粉的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310597661.2
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN104646659A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王芳;黃永章;王力軍;薛紅霞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高純鉿粉的制造方法，特別是一種低氧高純金屬鉿粉的制造方法。可用于原子能工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、石油化工、航空航天等領(lǐng)域用的高純鉿粉的制備，屬于火法冶金的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鉿具有優(yōu)異的核性能，其熱中子俘獲截面高達(dá)115b(1b=10^-28m²)，可以吸收核反應(yīng)堆的熱中子，被用作核反應(yīng)堆的控制材料及反應(yīng)堆中的保護(hù)涂層和通量衰減器。金屬鉿因具有較好的耐腐蝕性能，在熱水和蒸氣混合物中的耐蝕性高于鈦、鋯，可以用作化工的特殊結(jié)構(gòu)材料。另外，鉿還具有高抗氧化性、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱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(fā)射體。添加了鉿元素的合金，其材料強(qiáng)度、耐腐蝕性等會有顯著的改善，如含鉭、鉬的鉿基合金可用于抗1650℃高溫的飛行器；鈮-鉿-鎢合金可用于火箭和燃?xì)馔钙健ｃx還是一種很好的吸氣劑，鉿鈦合金作為吸氣劑應(yīng)用于燈泡、電子管等電氣產(chǎn)品中。

由于核工業(yè)的迅速發(fā)展，金屬鉿具有重要及其潛在的應(yīng)用價值，因此研究金屬鉿的制備具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。自上個世紀(jì)五十年代以來金屬鉿的制備相繼成為世界各國研究的熱點(diǎn)，尤其是原子能級鉿要求鉿材料含鋯小于2.1％，然而制備滿足技術(shù)要求的金屬鉿仍然是當(dāng)今較難的任務(wù)。過去已提出許多生產(chǎn)鉿等金屬的方法，參見例如CN1882711B、CN102528066A、CN1052148A、US3114611、US4668287、US4637831、US4613366、US4511399、US4242136、US3966460、US3175205等其公開內(nèi)容在此作參考。總的來說，克勞爾法是目前制備金屬鉿的主要生產(chǎn)方法。即用高純?nèi)廴阪V還原四氯化鉿。由于該方法存在生產(chǎn)效率低，設(shè)備投資大，環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，而且通過該方法生產(chǎn)的鉿的氧含量高達(dá)0.3%左右。目前國內(nèi)外研究了可作為替代Kroll法的金屬熱還原法。Sharma?et?al.研究了鈣熱法制備金屬鉿粉，在960℃用過量70%的鈣還原氧化鉿制得的鉿粉（含氧高達(dá)0.6%）。上述方法制取的鉿氧含量都很高，導(dǎo)致其制得的產(chǎn)品不易鍛造。這主要是因?yàn)殂x在高溫下具有活性，容易受所接觸物質(zhì)的污染。同時鉿是一種良好的吸氣劑，在制備工序中不可避免地會吸收氣體，特別是很容易和氧結(jié)合，給制備低氧的金屬鉿粉造成一定困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種純度高達(dá)99.5wt%，氧含量小于0.15wt%的金屬鉿粉的制備方法。

為了提高鉿粉的純度，降低鉿粉中的氧含量，本發(fā)明提出了一種新方法，即在堿金屬或堿土類金屬的熔鹽中采用金屬脫氧劑對鉿粉進(jìn)行脫氧的方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種低氧高純金屬鉿粉的制備方法，通過在堿金屬或堿土類金屬的熔鹽體系中采用金屬脫氧劑對鉿粉進(jìn)行脫氧，降低鉿粉中的氧含量，其制備過程包括如下步驟：

a.將金屬鉿粉、脫氧劑和熔鹽裝入坩堝中；

b.將坩堝放入反應(yīng)罐中，裝置密封后抽真空、再充入氬氣洗滌，加熱脫氧，然后進(jìn)行恒溫保溫脫氧，脫氧結(jié)束后冷卻出爐；

c.將出爐后的產(chǎn)品先酸洗，然后采用去離子水洗滌，將得到的產(chǎn)物進(jìn)行篩分、烘干，即為低氧高純的金屬鉿粉的產(chǎn)品。

一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于：步驟a中，所述的金屬鉿粉的純度大于90wt%，粒度小于1mm。

一種優(yōu)選的的技術(shù)方案，其特征在于：步驟a中，所述的脫氧劑和金屬鉿粉的摩爾比為1:1～5:1；熔鹽和脫氧劑的摩爾比大于1:1，在1:1～10:1之間。

一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于：步驟a中，所述的脫氧劑為Ca、CaH₂、Mg、LiH或它們的混合物，脫氧劑的純度大于95wt%。

一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于：步驟a中，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、CaCl₂-KCl、KCl-NaCl、CaCl₂-NaCl、KCl-MgCl₂、NaCl-MgCl₂等。所述熔鹽粉末的純度大于96wt%，其粒度小于2mm。

一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于：步驟a中，將金屬鉿粉、脫氧劑和熔鹽按照一定的裝料方式裝入坩堝中，所述的裝料方式為采用1/4質(zhì)量的熔鹽、金屬鉿粉原料、脫氧劑、3/4質(zhì)量的熔鹽的順序依次裝入坩堝中。