CN107236868A - 一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法 - Google Patents
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Abstract
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,属于制粉技术领域。该方法包括:将烘干后的高熔点金属氧化物粉和镁粉混合,进行自蔓延反应,高熔点金属Me,具体为W、Mo、Ta、Nb、V、Zr、Hf或Re中的一种或几种;将中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液进行浸出,得到低价高熔点金属的低价氧化物MexO前驱体;与钙粉混合均匀,压制,置于真空还原炉中,加热升温至700~1200℃,深度还原1~6h,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,经处理,得到高熔点金属粉。该方法原料成本低,操作简单,对工艺条件和仪器设备要求低,为工业化生产奠定了基础,高熔点金属粉具有纯度高,粒度分布可控,粉末活性高等优点。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金工艺中的制粉技术领域,特别涉及了一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法。
背景技术
高熔点金属,亦称“难熔金属”。通常指钨、钼、铌、钽、钒、锆,也可以包括铪和铼。这类金属的特点为熔点高、强度大、抗蚀性强,多数能同碳、氮、硅、硼等生成高熔点、高硬度并具有良好化学稳定性的化合物。
锆是一种高熔点金属,其热中子俘获截面小,有突出的核性能,是发展原子能工业不可缺少的材料。钽是稀有金属资源之一,其硬度适中,富有延展性,其热膨胀系数很小并具有极高的抗腐蚀性,是电子工业和空间技术发展不可缺少的战略原料。钨、钼熔点高、质硬,钨粉是加工粉末冶金钨制品和钨合金的主要原料,钼粉广泛应用油漆、涂料、聚合物添加剂领域。铌粉作为半导体领域的溅射靶材添加剂,其需求量也日益增加。钒粉用于快中子反应堆包套材料、制作超导材料和特种合金的添加剂。铪粉可作火箭的推进器,在电器工业上可制造X射线管的阴极。铪是高熔点合金最重要的添加剂,其合金可作火箭喷嘴和滑翔式重返大气层的飞行器的前沿保护层。铼是一种重要的高熔点金属,用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等,化学上用做催化剂。
目前锆粉的大规模生产仍以氢化-脱氢法为主,该方法要以海绵锆、钛或锆屑为原料,原料成本较高且制备高品级锆粉受原料影响大;而以钒块、锆块、铪块为原料,以球磨破碎和雾化法等机械法生产的金属粉体生产成本高、粒度不均匀,限制了钒粉、锆粉、铪粉的大规模应用。目前钽粉的工业生产以钠热法为主,即在有Mg、Ca、Sr、Ba的卤化物中,采用碱金属Na、K还原氧化钽制取钽粉。但生产成本高、产品对温度敏感性大,因此在金属构件直接制造技术的高温区熔后,产生的热应力严重影响构件的强度。目前钨粉、钼粉的制备工艺还以氢还原氧化物的方法制备,对设备的要求高。铌粉的生产以碳或金属还原法为主,须先将铌块氢化破碎,工艺复杂,流程长。铼粉目前以KReO4和Re2O7为原料,添加KCl为添加剂,用氢气还原制备。氢气的引入使工艺对设备和安全的要求高。
针对现有钨、钼、钽、铌、锆、钒、铪、铼等高熔点金属粉体制备方法存在的技术难题,本方法在系统分析钨、钼、钽、铌、锆、钒、铪、铼等高熔点金属的氧化物还原过程中价态演变规律,提出了多级深度热还原直接制备钨、钼、钽、铌、锆、钒、铪、铼等高熔点金属粉的新思路,即首先以自蔓延快速反应进行一次还原得到中间产物(燃烧产物),然后将中间产物进行多级深度还原得到深度还原产物,最后将深度还原产物进行酸浸除杂提纯得到钨、钼、钽、铌、锆、钒、铪、铼等高熔点金属粉。
同时以多级深度还原法制取钨、钼、钽、铌、锆、钒、铪、铼等高熔点金属粉,以金属氧化物为原料,原料易获得,成本低。同时具有工艺流程短、无中间工序、成本低、产品性能好的优点,因此更易实现连续化。多级金属热还原法制备钨、钼、钽、铌、锆、钒、铪、铼等高熔点金属粉是最具发展潜力的难熔金属粉体制备工艺之一,符合降低原材料成本、节约能源的国民经济发展战略,这一技术的工业化经济效益和社会效益都十分可观。
发明内容
针对现有技术制备难熔金属粉体的缺点,本发明提供一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,通过自蔓延高温合成、深度还原及稀酸浸出获得低氧高熔点金属粉产品。该方法是一种制备高纯度、微细、低氧高熔点金属粉的方法。该方法原料成本低,操作简单,对工艺条件和仪器设备要求低,为工业化生产奠定了基础,所得的低氧高熔点金属粉具有纯度高,粒度分布可控,粉末活性高等优点。
本发明的一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将高熔点金属氧化物粉,烘干,得到烘干后的高熔点金属氧化物粉,将烘干后的高熔点金属氧化物粉和镁粉混合,得到混合物料,将混合物料加入自蔓延反应炉中,进行自蔓延反应,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
所述的高熔点金属Me,具体为W、Mo、Ta、Nb、V、Zr、Hf或Re中的一种或几种;
所述的高熔点金属氧化物为WO3、MoO3、Ta2O5、Nb2O5、V2O5、ZrO2、HfO2、Re2O7中的一种或几种混合;
当高熔点金属的氧化物为WO3时,物料混合比例按摩尔比为WO3:Mg=1:(0.8~1.2);当高熔点金属的氧化物为MoO3时,物料混合比例按摩尔比为MoO3:Mg=1:(0.8~1.2);当高熔点金属的氧化物为Ta2O5时,物料混合比例按摩尔比为Ta2O5:Mg=1:(2.7~3.3);当高熔点金属的氧化物为Nb2O5时,物料混合比例按摩尔比为Nb2O5:Mg=1:(2.7~3.3);当高熔点金属的氧化物为V2O5时,物料混合比例按摩尔比为V2O5:Mg=1:(2.7~3.3);当高熔点金属的氧化物为ZrO2时,物料混合比例按摩尔比为ZrO2:Mg=1:(0.8~1.2);当高熔点金属的氧化物为HfO2时,物料混合比例按摩尔比为HfO2:Mg=1:(0.8~1.2);当高熔点金属的氧化物为Re2O7时,物料混合比例按摩尔比为Re2O7:Mg=1:(2.7~3.3);
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物洗涤、真空干燥,得到低价高熔点金属的低价氧化物MexO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1~6mol/L;
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的低价氧化物MexO前驱体与钙粉混合均匀,在2~20MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,加热升温至700~1200℃,进行二次深度还原1~6h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为MexO:Ca=1:(1.5~3);
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣洗涤、真空干燥,得到低氧的高熔点金属粉;其中,盐酸的摩尔浓度为1~6mol/L;
所述的低氧高熔点金属粉,含有的成分及其质量百分比为:O≤0.8%,高熔点金属Me≥99%,余量为不可避免的杂质,其粒度在5~60μm之间。
所述的步骤1中,所述的烘干,其具体操作步骤为:将高熔点金属氧化物粉置于烘箱中在100~150℃烘干24h以上。
所述的步骤1中,当为几种混合时,物料混合比例按照加入的高熔点金属氧化物的种类按上述比例与Mg单独进行计算。
所述的步骤1中,所述的混合物料加入自蔓延反应炉前,经以下两种方式之一进行处理:
第一种:将混合物料在10~60MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料加入自蔓延反应炉中,进行自蔓延反应;
第二种:不经过处理,直接加入自蔓延反应炉中,进行自蔓延反应。
所述的步骤1中,以自蔓延形式体现的一次还原反应过程,得到难熔金属一氧化物为主的中间产物,这样做节约能耗,同时能抑制还原反应过程中,复合金属氧化物杂质的生成。
所述的步骤1中,所述的自蔓延反应的引发方式分别局部点火法和整体加热法,局部点火法是指在自蔓延反应炉中用电热丝加热混合物料局部,引发自蔓延反应;整体加热法是指在自蔓延反应炉中将混合物料整体升温,直至自蔓延反应发生为止,温度控制在500~750℃。
所述的步骤2中,所述的对中间产物进行浸出时,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量10~40%配比,反应所依据的化学方程式为MgO+2H+=Mg2++H2O。
所述的步骤2中,浸出中间产物的浸出温度为20~30℃,浸出时间为60~180min。
所述的步骤2中,所述的低价高熔点金属的低价氧化物MexO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:5~20%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度为0.8~15μm。
所述的步骤2中,所述的洗涤、真空干燥的具体步骤为:将去除浸出液的浸出产物用水洗涤至洗液为中性,然后在真空烘箱中在真空条件下烘干,温度为20~30℃,时间至少为24h;
所述洗涤为用水洗涤,具体为采用动态洗涤,即洗涤过程中洗涤槽中洗液保持恒定水位,有多少洗液排出就有多少新鲜水补充,洗涤至中性。
所述的步骤3中,所述的二次深度还原,其反应参数为,在真空度≤10Pa的条件下升温。
所述的步骤4中,所述的浸出深度还原产物时,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量5~30%配比,反应所依据的化学方程式为CaO+2H+=Ca2++H2O。
所述的步骤4中,所述的浸出深度还原产物的浸出温度为20~30℃,浸出时间为15~90min。
所述的步骤4中,所述的洗涤、真空干燥的具体步骤为:将去除浸出液的浸出产物用水洗涤至洗液为中性,然后在真空烘箱中在真空条件下烘干,温度为20~30℃,时间至少为24h;
所述洗涤为用水洗涤,具体为采用动态洗涤,即洗涤过程中洗涤槽中洗液保持恒定水位,有多少洗液排出就有多少新鲜水补充,洗涤至中性。
本发明的一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其原理及优势在于:
(1)利用高熔点金属的氧化物在还原过程中的价态演变规律,将自蔓延高温合成过程作为一次还原反应,充分利用化学反应的化学能。自蔓延高温合成过程将化学能转化为热能,反应一经引发自行蔓延,无需外加能量即可自我维持,同时反应的温度梯度高,产物的活性高,产品的粒度可控。由于自蔓延反应温度很高,在反应过程中Mg会发生气化,造成Mg的损失。通过调控镁的配料量,可以控制MexO产物的成分和物相。
自蔓延高温合成反应的方程式为:
MeaOb+yMg=a/x MexO+(b-a/x)MgO+(y+a/x-b)Mg
其中,Me为高熔点金属,a、b根据高熔点金属Me的不同取不同的值,x、y为化学反应配平过程中,化学计量数中的参数,x为0.2~1,y根据x的数进行调整。
自蔓延反应过程中生成的MgO杂质疏松,产物易于破碎,MgO杂质反应活性高,中间产物MexO为颗粒或颗粒骨架形式存在,MgO杂质包裹在MexO表面或填充在MexO骨架中,利于稀盐酸的浸出。
(2)在浸出过程中为保证MgO完全去除,需将盐酸过量,同时为保证洗涤效果,在洗涤过程中采用动态循环洗涤,即洗涤过程中洗涤槽中洗液保持恒定水位,有多少洗液排出就有多少新鲜水补充,洗涤至中性。为了保证浸出效率并防止中间产物氧化,浸出过程需在密闭釜中进行。
(3)为保证彻底脱氧,得到低氧高纯还原钛粉,提出了多级深度还原脱氧的理念,即采用比自蔓延高温还原时采用的镁还原剂还原性更强的钙对自蔓延高温还原得到的低价金属氧化物前驱体进行深度还原脱氧,保证了还原脱氧效果。
深度还原反应的化学反应方程式为:MexO+xCa=Me+xCaO;其中,x为0.2~1。
(4)本工艺高效、节能、流程短、对设备要求低,是清洁高效安全的生产工艺,易于工业推广。该方法同样可以用来制备其他高熔点变价金属粉体。
附图说明
图1为本发明多级深度还原制备高熔点金属粉方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例中采用的高熔点金属氧化物粉、镁粉、钙粉、盐酸均为工业级产品。高熔点金属氧化物粉、镁粉、钙粉的粒度均≤0.5mm。
以下实施例中采用的自蔓延反应炉为专利“ZL200510047308.2”公开的自蔓延反应炉,该反应炉由反应容器、加热器、窥视镜、变压器、函数记录仪、热电偶、通气阀门构成。
以下实施例中自蔓延反应的时间为5~90s。
以下实施例中烘干时间为至少24h。
以下实施例中,多级深度还原制备高熔点金属粉方法的工艺流程图见图1。
实施例1
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钨粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钨粉,将烘干后的氧化钨粉和镁粉按摩尔比为WO3:Mg=1:1混合,得到混合物料,将混合物料在20MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在500℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为25℃,浸出时间为120min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物WxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量10~40%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物WxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:12%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物WxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1000℃,进行二次深度还原2h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为WxO:Ca=1:2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为25℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在30℃真空干燥24h,得到低氧的钨粉;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量5~30%配比;
所述的低氧的钨粉,含有的成分及其质量百分比为:W为99.3%,氧为0.34%,余量为不可避免的杂质,其粒度在38μm。
实施例2
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钨粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钨粉,将烘干后的氧化钨粉和镁粉按摩尔比为WO3:Mg=1:1.2混合,得到混合物料,将混合物料在10MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在750℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为25℃,浸出时间为120min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物WxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量10%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物WxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:20%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物WxO前驱体与钙粉混合均匀,在10MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为WxO:Ca=1:2.2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为25℃,浸出时间为15min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在30℃真空干燥24h,得到低氧的钨粉;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量10%配比;
所述的低氧的钨粉,含有的成分及其质量百分比为:W为99.5%,氧为0.13%,余量为不可避免的杂质,其粒度在28μm。
实施例3
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钨粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钨粉,将烘干后的氧化钨粉和镁粉按摩尔比为WO3:Mg=1:0.8混合,得到混合物料,将混合物料在60MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在650℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为25℃,浸出时间为60min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在30℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物WxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为6mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量10%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物WxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:5%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物WxO前驱体与钙粉混合均匀,在15MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1100℃,进行二次深度还原2h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为WxO:Ca=1:3;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为20℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低氧的钨粉;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低氧的钨粉,含有的成分及其质量百分比为:W为99.6%,氧为0.09%,余量为不可避免的杂质,其粒度在41μm。
实施例4
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钼粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钼粉,将烘干后的氧化钼粉和镁粉按摩尔比为MoO3:Mg=1:1.1混合,得到混合物料,将混合物料在20MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在550℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为25℃,浸出时间为90min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在30℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物MoxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为4mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量10%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物MoxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:10%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物MoxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为MoxO:Ca=1:2.4;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为20min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低氧的钼粉;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量5~30%配比;
所述的低氧的钼粉,含有的成分及其质量百分比为:Mo为99.0%,氧为0.31%,余量为不可避免的杂质,其粒度在28μm。
实施例5
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钼粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钼粉,将烘干后的氧化钼粉和镁粉按摩尔比为MoO3:Mg=1:0.8混合,得到混合物料,将混合物料在40MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在700℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为25℃,浸出时间为100min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物MoxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量10%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物MoxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:10%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物MoxO前驱体与钙粉混合均匀,在15MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1000℃,进行二次深度还原2h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为MoxO:Ca=1:2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为20~30℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低氧的钼粉;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量5~30%配比;
所述的低氧的钼粉,含有的成分及其质量百分比为:Mo为99.2%,氧为0.34%,余量为不可避免的杂质,其粒度在33μm。
实施例6
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钼粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钼粉,将烘干后的氧化钼粉和镁粉按摩尔比为MoO3:Mg=1:1混合,得到混合物料,将混合物料在30MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在520℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为120min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物MoxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量35%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物MoxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:12%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物MoxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1100℃,进行二次深度还原2h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为MoxO:Ca=1:3;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为20~30℃,浸出时间为15min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低氧的钼粉;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量5~30%配比;
所述的低氧的钼粉,含有的成分及其质量百分比为:Mo为99.4%,氧为0.37%,余量为不可避免的杂质,其粒度在44μm。
实施例7
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钽粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钽粉,将烘干后的氧化钽粉和镁粉按摩尔比为Ta2O5:Mg=1:3混合,得到混合物料,将混合物料在20MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在720℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为20℃,浸出时间为60min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物TaxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为6mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量15%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物TaxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:10%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物TaxO前驱体与钙粉混合均匀,在20MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至800℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为TaxO:Ca=1:1.5;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为15min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低氧的钽粉;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量25%配比;
所述的低氧的钽粉,含有的成分及其质量百分比为:Ta为99.1%,氧为0.45%,余量为不可避免的杂质,其粒度在22μm。
实施例8
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钽粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钽粉,将烘干后的氧化钽粉和镁粉按摩尔比为Ta2O5:Mg=1:3.2混合,得到混合物料,将混合物料在40MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在600℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为24℃,浸出时间为90min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物TaxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量15%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物TaxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:10%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物TaxO前驱体与钙粉混合均匀,在10MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为TaxO:Ca=1:2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为20℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低氧的钽粉;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量20%配比;
所述的低氧的钽粉,含有的成分及其质量百分比为:Ta为99.3%,氧为0.25%,余量为不可避免的杂质,其粒度在34μm。
实施例9
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钽粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钽粉,将烘干后的氧化钽粉和镁粉按摩尔比为Ta2O5:Mg=1:2.8混合,得到混合物料,将混合物料在20MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在650℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为24℃,浸出时间为120min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物TaxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物TaxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:20%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物TaxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1000℃,进行二次深度还原2h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为TaxO:Ca=1:2.5;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为20℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低氧的钽粉;其中,盐酸的摩尔浓度为6mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量5%配比;
所述的低氧的钽粉,含有的成分及其质量百分比为:Ta为99.5%,氧为0.25%,余量为不可避免的杂质,其粒度在44μm。
实施例10
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化铌粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化铌粉,将烘干后的氧化铌粉和镁粉按摩尔比为Nb2O5:Mg=1:3混合,得到混合物料,将混合物料在10MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在580℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为24℃,浸出时间为120min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物NbxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物NbxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:5%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物NbxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1000℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为NbxO:Ca=1:2.2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为20℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在30℃真空干燥24h,得到低氧的铌粉;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量20%配比;
所述的低氧的铌粉,含有的成分及其质量百分比为:Nb为99.5%,氧为0.16%,余量为不可避免的杂质,其粒度在42μm。
实施例11
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化铌粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化铌粉,将烘干后的氧化铌粉和镁粉按摩尔比为Nb2O5:Mg=1:2.8混合,得到混合物料,将混合物料在30MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在700℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为24℃,浸出时间为90min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物NbxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物NbxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:7%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物NbxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为NbxO:Ca=1:2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为20℃,浸出时间为90min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低氧的铌粉;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量20%配比;
所述的低氧的铌粉,含有的成分及其质量百分比为:Nb为99.2%,氧为0.41%,余量为不可避免的杂质,其粒度在46μm。
实施例12
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化铌粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化铌粉,将烘干后的氧化铌粉和镁粉按摩尔比为Nb2O5:Mg=1:3.1混合,得到混合物料,将混合物料在50MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在700℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为24℃,浸出时间为80min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物NbxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为4mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物NbxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:18%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物NbxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为NbxO:Ca=1:3;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为15min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低氧的铌粉;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量20%配比;
所述的低氧的铌粉,含有的成分及其质量百分比为:Nb为99.3%,氧为0.22%,余量为不可避免的杂质,其粒度在51μm。
实施例13
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钒粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钒粉,将烘干后的氧化钒粉和镁粉按摩尔比为V2O5:Mg=1:3混合,得到混合物料,将混合物料在10MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在500℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为24℃,浸出时间为120min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物VxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量40%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物VxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:6%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物VxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1000℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为VxO:Ca=1:2.2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低氧的钒粉;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低氧的钒粉,含有的成分及其质量百分比为:V为99.5%,氧为0.11%,余量为不可避免的杂质,其粒度在42μm。
实施例14
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钒粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钒粉,将烘干后的氧化钒粉和镁粉按摩尔比为V2O5:Mg=1:2.7混合,得到混合物料,将混合物料在30MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在750℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为25℃,浸出时间为90min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物VxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量40%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物VxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:8%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物VxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为VxO:Ca=1:2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为20min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低氧的钒粉;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低氧的钒粉,含有的成分及其质量百分比为:V为99.2%,氧为0.41%,余量为不可避免的杂质,其粒度在46μm。
实施例15
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化钒粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化钒粉,将烘干后的氧化钒粉和镁粉按摩尔比为V2O5:Mg=1:2.8混合,得到混合物料,将混合物料在50MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在550℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为25℃,浸出时间为80min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物VxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为4mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量40%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物VxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:12%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物VxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为VxO:Ca=1:3;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为15min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低氧的钒粉;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低氧的钒粉,含有的成分及其质量百分比为:V为99.2%,氧为0.22%,余量为不可避免的杂质,其粒度在51μm。
实施例16
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化铪粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化铪粉,将烘干后的氧化铪粉和镁粉按摩尔比为HfO2:Mg=1:1混合,得到混合物料,将混合物料在30MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在600℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为20℃,浸出时间为180min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物HfxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量40%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物HfxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:15%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物HfxO前驱体与钙粉混合均匀,在10MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1000℃,进行二次深度还原2h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为HfxO:Ca=1:1.6;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在25℃真空干燥24h,得到低氧的铪粉;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低氧的铪粉,含有的成分及其质量百分比为:Hf为99.4%,氧为0.12%,余量为不可避免的杂质,其粒度在5μm。
实施例17
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化铪粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化铪粉,将烘干后的氧化铪粉和镁粉按摩尔比为HfO2:Mg=1:1.2混合,得到混合物料,将混合物料在10MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在600℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为20℃,浸出时间为120min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在24℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物HfxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量40%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物HfxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:15%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物HfxO前驱体与钙粉混合均匀,在15MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为HfxO:Ca=1:2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为20min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在30℃真空干燥24h,得到低氧的铪粉;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量20%配比;
所述的低氧的铪粉,含有的成分及其质量百分比为:Hf为99.2%,氧为0.27%,余量为不可避免的杂质,其粒度在40μm。
实施例18
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化铪粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化铪粉,将烘干后的氧化铪粉和镁粉按摩尔比为HfO2:Mg=1:0.9混合,得到混合物料,将混合物料在50MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在650℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为60min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物HfxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为6mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量10%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物HfxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:18%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物HfxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1200℃,进行二次深度还原1h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为HfxO:Ca=1:1.8;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为15min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在24℃真空干燥24h,得到低氧的铪粉;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量20%配比;
所述的低氧的铪粉,含有的成分及其质量百分比为:Hf为99.4%,氧为0.21%,余量为不可避免的杂质,其粒度在60μm。
实施例19
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化锆粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化锆粉,将烘干后的氧化锆粉和镁粉按摩尔比为ZrO2:Mg=1:1混合,得到混合物料,将混合物料在30MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在650℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为180min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在22℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物ZrxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量40%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物ZrxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:12%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物ZrxO前驱体与钙粉混合均匀,在10MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1000℃,进行二次深度还原2h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为ZrxO:Ca=1:1.5;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在24℃真空干燥24h,得到低氧的锆粉;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低氧的锆粉,含有的成分及其质量百分比为:Zr为99.5%,氧为0.12%,余量为不可避免的杂质,其粒度在36μm。
实施例20
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化锆粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化锆粉,将烘干后的氧化锆粉和镁粉按摩尔比为ZrO2:Mg=1:1.2混合,得到混合物料,将混合物料直接加入自蔓延反应炉中,以整体加热的方式引发自蔓延反应,温度控制在550℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为120min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物ZrxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量26%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物ZrxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:5~20%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物ZrxO前驱体与钙粉混合均匀,在20MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原3h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为ZrxO:Ca=1:2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为20min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在22℃真空干燥24h,得到低氧的锆粉;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量15%配比;
所述的低氧的锆粉,含有的成分及其质量百分比为:Zr为99.1%,氧为0.35%,余量为不可避免的杂质,其粒度在40μm。
实施例21
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化锆粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化锆粉,将烘干后的氧化锆粉和镁粉按摩尔比为ZrO2:Mg=1:0.8混合,得到混合物料,将混合物料在50MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在570℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为60min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在30℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物ZrxO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为6mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量12%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物ZrxO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:15%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物ZrxO前驱体与钙粉混合均匀,在5MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1100℃,进行二次深度还原2h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为ZrxO:Ca=1:1.8;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为15min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在24℃真空干燥24h,得到低氧的锆粉;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量25%配比;
所述的低氧的锆粉,含有的成分及其质量百分比为:Zr为99.3%,氧为0.21%,余量为不可避免的杂质,其粒度在47μm。
实施例22
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化铼粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化铼粉,将烘干后的氧化铼粉和镁粉按摩尔比为Re2O7:Mg=1:3混合,得到混合物料,将混合物料在40MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在650℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为180min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物RexO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量12%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物RexO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:5%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物RexO前驱体与钙粉混合均匀,在10MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至700℃,进行二次深度还原6h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为RexO:Ca=1:1.5;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在20℃真空干燥24h,得到低氧的铼粉;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量15%配比;
所述的低氧的铼粉,含有的成分及其质量百分比为:Re为99.5%,氧为0.12%,余量为不可避免的杂质,其粒度在37μm。
实施例23
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化铼粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化铼粉,将烘干后的氧化铼粉和镁粉按摩尔比为Re2O7:Mg=1:2.9混合,得到混合物料,将混合物料在30MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在650℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为100min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在30℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物RexO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为4mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量30%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物RexO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:12%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物RexO前驱体与钙粉混合均匀,在2MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至900℃,进行二次深度还原4h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为RexO:Ca=1:2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在26℃真空干燥24h,得到低氧的铼粉;其中,盐酸的摩尔浓度为2mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量25%配比;
所述的低氧的铼粉,含有的成分及其质量百分比为:Re为99.2%,氧为0.25%,余量为不可避免的杂质,其粒度在45μm。
实施例24
一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将氧化铼粉置于烘箱中,在100~150℃烘干24h,得到烘干后的氧化铼粉,将烘干后的氧化铼粉和镁粉按摩尔比为Re2O7:Mg=1:3.3混合,得到混合物料,将混合物料在40MPa下压制,得到块状坯料,加入自蔓延反应炉中,以局部点火的方式引发自蔓延反应,温度控制在650℃,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为80min,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物采用动态洗涤方式、在30℃真空干燥24h,得到低价高熔点金属的氧化物RexO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为6mol/L,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量12%配比;
所述的低价高熔点金属的氧化物RexO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:20%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的氧化物RexO前驱体与钙粉混合均匀,在15MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,在真空度≤10Pa的条件下加热升温至1100℃,进行二次深度还原2h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为RexO:Ca=1:2;
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,浸出温度为30℃,浸出时间为30min,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣采用动态洗涤方式、在26℃真空干燥24h,得到低氧的铼粉;其中,盐酸的摩尔浓度为3mol/L,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量25%配比;
所述的低氧的铼粉,含有的成分及其质量百分比为:Re为99.3%,氧为0.21%,余量为不可避免的杂质,其粒度在47μm。
Claims (10)
1.一种多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,按以下步骤进行:
步骤1,自蔓延反应
将高熔点金属氧化物粉,烘干,得到烘干后的高熔点金属氧化物粉,将烘干后的高熔点金属氧化物粉和镁粉混合,得到混合物料,将混合物料加入自蔓延反应炉中,进行自蔓延反应,冷却后,得到高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物;其中,高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物为非化学计量比的低价态高熔点金属氧化物的混合物,x取值在0.2~1之间;
所述的高熔点金属Me,具体为W、Mo、Ta、Nb、V、Zr、Hf或Re中的一种或几种;
所述的高熔点金属氧化物为WO3、MoO3、Ta2O5、Nb2O5、V2O5、ZrO2、HfO2、Re2O7中的一种或几种混合;
当高熔点金属的氧化物为WO3时,物料混合比例按摩尔比为WO3:Mg=1:(0.8~1.2);当高熔点金属的氧化物为MoO3时,物料混合比例按摩尔比为MoO3:Mg=1:(0.8~1.2);当高熔点金属的氧化物为Ta2O5时,物料混合比例按摩尔比为Ta2O5:Mg=1:(2.7~3.3);当高熔点金属的氧化物为Nb2O5时,物料混合比例按摩尔比为Nb2O5:Mg=1:(2.7~3.3);当高熔点金属的氧化物为V2O5时,物料混合比例按摩尔比为V2O5:Mg=1:(2.7~3.3);当高熔点金属的氧化物为ZrO2时,物料混合比例按摩尔比为ZrO2:Mg=1:(0.8~1.2);当高熔点金属的氧化物为HfO2时,物料混合比例按摩尔比为HfO2:Mg=1:(0.8~1.2);当高熔点金属的氧化物为Re2O7时,物料混合比例按摩尔比为Re2O7:Mg=1:(2.7~3.3);
步骤2,一次浸出
将高熔点金属的低价氧化物MexO弥散在MgO基体中的中间产物置于密闭反应釜中,以盐酸为浸出液对中间产物进行浸出,得到浸出液和浸出产物,去除浸出液,将浸出产物洗涤、真空干燥,得到低价高熔点金属的低价氧化物MexO前驱体;其中,盐酸的摩尔浓度为1~6mol/L;
步骤3,多级深度还原
将低价高熔点金属的低价氧化物MexO前驱体与钙粉混合均匀,在2~20MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料置于真空还原炉中,加热升温至700~1200℃,进行二次深度还原1~6h,二次深度还原后,得到块坯,将块坯随炉冷却,得到深度还原产物;其中,按摩尔比为MexO:Ca=1:(1.5~3);
步骤4,二次浸出
将深度还原产物置于密闭的反应釜中,以盐酸为浸出液对深度还原产物进行浸出,得到滤液和滤渣,除去滤液,将滤渣洗涤、真空干燥,得到低氧的高熔点金属粉;其中,盐酸的摩尔浓度为1~6mol/L;
所述的低氧高熔点金属粉,含有的成分及其质量百分比为:O≤0.8%,高熔点金属Me≥99%,余量为不可避免的杂质,其粒度在5~60μm之间。
2.如权利要求1中所述的多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,所述的步骤1中,所述的烘干,其具体操作步骤为:将高熔点金属氧化物粉置于烘箱中在100~150℃烘干24h以上。
3.如权利要求1中所述的多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,所述的步骤1中,所述的混合物料加入自蔓延反应炉前,经过以下两种方式之一进行处理:
第一种:将混合物料在10~60MPa下压制,得到块状坯料,将块状坯料加入自蔓延反应炉中,进行自蔓延反应;
第二种:不经过处理,直接加入自蔓延反应炉中,进行自蔓延反应。
4.如权利要求1中所述的多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,所述的步骤1中,所述的自蔓延反应的引发方式分别局部点火法和整体加热法,局部点火法是指在自蔓延反应炉中用电热丝加热混合物料局部,引发自蔓延反应;整体加热法是指在自蔓延反应炉中将混合物料整体升温,直至自蔓延反应发生为止,温度控制在500~750℃。
5.如权利要求1中所述的多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,所述的步骤2中,所述的对中间产物进行浸出时,稀盐酸与中间产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量10~40%配比;
所述的步骤2中,浸出中间产物的浸出温度为20~30℃,浸出时间为60~180min。
6.如权利要求1中所述的多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,所述的步骤2中,所述的低价高熔点金属的低价氧化物MexO前驱体,其含有的成分及其质量百分比为:O:5~20%,不可避免的杂质≤0.5%,余量为高熔点金属,其粒度在0.8~15μm之间。
7.如权利要求1中所述的多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,所述的步骤2中,所述的洗涤、真空干燥的具体步骤为:将去除浸出液的浸出产物用水洗涤至洗液为中性,然后在真空烘箱中在真空条件下烘干,烘干温度为20~30℃,时间至少为24h;
所述洗涤为用水洗涤,具体为采用动态洗涤,即洗涤过程中洗涤槽中洗液保持恒定水位,有多少洗液排出就有多少新鲜水补充,洗涤至中性。
8.如权利要求1中所述的多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,所述的步骤3中,所述的二次深度还原,其反应参数为,在真空度≤10Pa的条件下升温。
9.如权利要求1中所述的多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,所述的步骤4中,所述的浸出深度还原产物时,稀盐酸与深度还原产物的加入量根据反应理论需要的盐酸过量5~30%配比;
所述的步骤4中,所述的浸出深度还原产物的浸出温度为20~30℃,浸出时间为15~90min。
10.如权利要求1中所述的多级深度还原制备高熔点金属粉的方法,其特征在于,所述的步骤4中,所述的洗涤、真空干燥的具体步骤为:将去除浸出液的浸出产物用水洗涤至洗液为中性,然后在真空烘箱中在真空条件下烘干,烘干温度为20~30℃,时间至少为24h;
所述洗涤为用水洗涤,具体为采用动态洗涤,即洗涤过程中洗涤槽中洗液保持恒定水位,有多少洗液排出就有多少新鲜水补充,洗涤至中性。
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