[發明專利]一種鈣原位蒸餾-脫氧制備高純鉿的方法

在審

• 申請號: 201811569165.5
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109628764A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 王力軍;馬朝輝;張順利;張建東;黃永章;閆國慶;段錦
• 申請（專利權）人: 有研工程技術研究院有限公司
• 主分類號: C22B34/14
• 分類號: C22B34/14;C22B5/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明公開了屬于金屬冶煉技術領域的一種鈣原位蒸餾?脫氧制備高純鉿的方法。該方法為將原料體系A、鈣還原劑分隔放置于密閉反應容器中，在惰性氛圍下加熱，鈣還原劑中鈣以高純鈣氣體形式溶解進入原料體系A中熔鹽內，實現對鉿原料脫氧，制得氧含量≤0.10wt％的高純鉿；所述原料體系A為鉿原料與無水氯化鈣的混合物，原料體系A中含有或不含有堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物中的一種或兩種，所述鉿原料為金屬鉿、鉿合金或氧化鉿；所述鈣還原劑為金屬鈣或鈣合金；所述分隔放置的分隔區域互相隔離并氣相連通。本發明方法簡單易行、對氧的脫除效果好，能夠滿足高純金屬鉿鍍膜材料、介電材料、高溫合金、原子能工業等領域的使用要求。

技術領域

本發明屬于金屬冶煉技術領域，特別涉及一種鈣原位蒸餾-脫氧制備高純鉿的方法。

背景技術

金屬鉿是一種銀白色金屬，它具有耐高溫、抗腐蝕、易加工等優異性能，是原子能工業、航空航天、軍事科學、生物醫藥、石油化工等領域的重要材料。鉿的熱中子捕獲面積較大(115b)，易于捕獲核反應堆中子而控制反應速度，可以用于原子反應堆的控制棒和保護裝置；在電器工業上鉿能制造X射線管的陰極，可作為電燈絲和電子管內的吸氣劑；鉿的合金可作為火箭噴嘴材料和滑翔式飛行器重返大氣層的保護層；此外，由于鉿具有良好的導熱性、導電性和較低的電子逸出功，也可用于等離子切割電極的等離子發射體。

但是金屬鉿的物理化學性能對金屬中的間隙原子如氧、碳、氮等非常敏感。由于鉿本身的性質對這些氣體雜質特別是氧具有非常強的親和力，因此，在鉿的冶煉、加工特別是鉿的冷、熱加工及焊接過程中，氧非常容易進入鉿內從而顯著降低其物理化學性能。雖然碘化提純工藝可以有效去除鉿中的氧，但卻存在金屬回收率低、處理能力小、能耗高、無法應用于已成型的材料等問題。此外，在金屬鉿脫氧的同時，如何避免其他雜質如碳、氮的污染，也是鉿脫氧過程必須要考慮到的問題。而在現有的專利和文獻中鮮有報道能夠脫除鉿中氧的簡單易行的方法。因此，找到一種能夠有效脫除金屬鉿中氧的簡單、經濟的方法對鉿及其合金的生產和應用具有重要意義。近些年，已有冶金、材料工作者在這方面進行過積極的探索和嘗試，并取得了一些進展：

中國專利201010590603.3公開了一種超細高純鉿粉的制備方法及應用，該方法將氧化鉿粉末和還原劑粉末混合放入坩堝內，在氬氣的保護下發生還原反應，還原產物經過酸洗、水洗、烘干、篩分得到氧含量小于0.2wt％，金屬雜質總含量小于100ppm，粒度小于1μm的超細鉿粉。該方法的主要特點是還原產物經過酸洗，得到的鉿粉金屬雜質含量少，雖然反應過程產生的氧化物能夠保護鉿粉防止鉿粉爆炸，但是在反應體系內氧化鈣以純固體的形式存在，其熱力學活度為1，因此不利于深度脫除鉿中的氧，不適用于加工成材后的鉿板、鉿線及其他異形構件的脫氧，應用范圍窄；另外，表面附著氧化鈣的鉿粉在反應溫度下會發生燒結，夾雜在鉿粉中的細小間隙位置，僅用酸洗難以徹底去除，故其氧含量僅能降低至0.2％，不滿足鉿中氧含量低于0.12wt％的標準要求(YS/T399-2013)。更不能滿足高純鉿質量要求(O≤100ppm)。因此該專利難具有實際應用價值。

為避免鈣中的雜質在金屬鉿脫氧過程中對金屬鉿帶來的雜質污染，常規方法是先將金屬鈣蒸餾，獲得硅、氧、氮含量合格的高純鈣，再用高純鈣對金屬鉿脫氧。這種工藝的第一個問題是經蒸餾獲得的高純鈣在包裝、儲存、運輸中，高純鈣會因為吸收環境中的氧、氮、水而引入氮、氧雜質，氮、氧雜質會污染鉿產品；第二個問題是傳統工藝的蒸餾和脫氧分別在兩個設備內完成，能耗高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈣原位蒸餾-脫氧制備高純鉿的方法，具體技術方案如下：

一種鈣原位蒸餾-脫氧制備高純鉿的方法為，將原料體系A、鈣還原劑分隔放置于密閉反應容器中，在惰性氛圍下加熱，鈣還原劑中鈣以高純鈣氣體形式溶解進入原料體系A中熔鹽內，實現對鉿原料的脫氧，制得氧含量≤0.10wt％的高純鉿；