CN112974798B - 一种铍粉无尘化处理的方法 - Google Patents

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Abstract

一种铍粉无尘化处理的方法，涉及一种铍粉无尘化处理的方法。目的是解决铍粉在储存、运输或使用过程中易发生粉尘飞扬的问题。铍粉无尘化处理的方法：取密封包装的铍粉和惰性液体，将铍粉和惰性液体混合均匀，得到混合物；所得混合物静置处理，即完成。本发明为低成本的铍粉无毒化处理的方法，铍粉通过低沸点惰性液体包覆液封后，避免铍粉在转移过程中粉尘飞扬带来的环境污染和健康隐患，简化防护过程的同时达到无尘化处理的效果；惰性液体在高于400℃时完全挥发且无残留，从而不影响铍材及铍的复合材料的性能；惰性液体能够有效防止铍粉氧化。本发明适用于铍粉无尘化处理。

Description

一种铍粉无尘化处理的方法
技术领域
本发明涉及一种铍粉无尘化处理的方法。
背景技术
铍作为一种稀有轻金属，具有突出的比刚度，比强度，高的比热容以及良好的导热率，不仅在原子能反应堆中取得显著效果，而且是生产含铍合金的重要原料，在惯性导航、光学系统、导弹、卫星、宇航器和飞机等方面已部分取代铝、镁和钛，占据非常重要的地位。
目前铍材和铍合金所用的原材料铍为冲击制粉或雾化制粉制备的铍粉，而铍粉毒性大，铍粉在储存、运输和铍材料制备过程中铍粉粉尘飞扬对人体健康会造成巨大的威胁，短期内吸入高浓度铍粉，将主要引起急性呼吸道炎性病变的急性铍病，长期接触低浓度铍，经一定的潜伏期可能发生以肺部结节性病变或肺间质纤维化为主病变的慢性铍病。因此，美国职业安全健康局(OSHA)2017年1月9日颁布的《作业场所铍暴露浓度规定》对作业场所的铍浓度暴露标准及作业人员的安全防护做出了严格的要求：8h工作时间内，作业场所允许暴露的最大浓度降低到0.2μg/m3；规定短时间(15min以内)的铍暴露最大浓度不应超过0.2μg/m3。铍粉的使用和铍材以及铍合金的制备需采取各种铍毒的防护措施来确保作业者的健康安全，尽可能采用湿式加工。
铍材及铍合金制备的防护需要庞大的系统，使三废排放和车间铍尘浓度达到国家标准所需成本极高，因此，需要开发一种低成本的铍粉粉尘抑制无尘化处理方法，避免铍粉在储存、运输、铍材制备过程中粉尘飞扬带来的环境污染和健康隐患，简化防护过程的同时达到无尘化处理的效果，并且不影响后期的铍材及铍的复合材料制备。
发明内容
本发明为了解决铍粉在储存、运输或使用过程中易发生粉尘飞扬的问题，提出了一种铍粉无尘化处理的方法。
本发明铍粉无尘化处理的方法按照以下步骤进行：
一、取密封包装的铍粉和惰性液体；
所述惰性液体为在室温下与铍粉不反应、且沸点低于400℃的液态烃，或在室温下与铍粉不反应、分解温度低于400℃、且分解产物均为挥发性产物的聚合物；
二、将步骤一中的铍粉和惰性液体混合均匀，得到混合物；
三、步骤二所得混合物静置处理，即完成。
本发明具备以下有益效果：
本发明提供了一种低成本的铍粉无毒化处理的方法，方法简单、易操作，铍粉通过低沸点惰性液体包覆液封后，避免铍粉在转移过程中粉尘飞扬带来的环境污染和健康隐患，简化防护过程的同时达到无尘化处理的效果；
惰性液体均具有一定的粘度，且沸点或分解温度低于400℃，由于采用铍粉为原料的粉末冶金制备铍材、铍/铝复合材料制备的工艺温度远高于400℃，惰性液体在高于400℃时完全挥发且无残留，从而不影响铍材及铍的复合材料的性能；惰性液体在室温或完全挥发前的保温或预热过程中还可以避免铍粉与空气接触，有效防止铍粉氧化。
附图说明：
图1为实施例1中铍粉的SEM照片；
图2为实施例1无尘化处理的铍粉的SEM照片。图2为可以看出铍粉被PEG-200完全包裹，无游离铍粉存在。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式铍粉无尘化处理的方法按照以下步骤进行：
一、取密封包装的铍粉和惰性液体；
所述惰性液体为在室温下与铍粉不反应且沸点低于400℃的液态烃，或在室温下与铍粉不反应、分解温度低于400℃、且分解产物均为挥发性产物的聚合物；
二、将步骤一中的铍粉和惰性液体混合均匀，得到混合物；
三、步骤二所得混合物静置处理，即完成。静置处理后，铍粉与液体充分润湿且惰性液体完全包覆铍粉；
本实施方式具备以下有益效果：
本实施方式提供了一种低成本的铍粉无尘化处理的方法，方法简单、易操作，铍粉通过低沸点惰性液体包覆液封后，避免铍粉在转移过程中泄漏带来的环境污染和健康隐患，简化防护过程的同时达到无尘化处理的效果；惰性液体均具有一定的粘度，且沸点或分解温度低于400℃，由于采用铍粉为原料的粉末冶金制备铍材、铍/铝复合材料制备的工艺温度远高于400℃，惰性液体在高于400℃时完全挥发且无残留，从而不影响铍材及铍的复合材料的性能；惰性液体在室温或完全挥发前的保温或预热过程中还可以避免铍粉与空气接触，有效防止铍粉氧化。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述在室温下与铍粉不反应且沸点低于400℃的液态烃为煤油、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷或正十六烷；在室温下与铍粉不反应、分解温度低于400℃、且分解产物均为挥发性产物的聚合物为聚乙二醇-200、聚乙二醇-300、聚乙二醇-400、聚丙二醇-400等。
具体实施方式三：本实施方式与体实施一或二不同的是：步骤一所述惰性液体的体积为铍粉(自然堆积)体积的0.5-2倍。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一所述惰性液体为分析纯试剂。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一所述惰性液体的粘度为1-50mm2/s。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一所述铍粉的平均粒径为0.2-500μm。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤一所述铍粉的形貌为球形或不规则多边形。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三所述静置处理的时间为1-24h。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：步骤三所述静置处理的时间为24h。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八不同的是：步骤三所述静置处理的时间为12h。
实施例1：
本实施例铍粉无尘化处理的方法按照以下步骤进行：
一、取100g铍粉和80mL惰性液体；所述惰性液体为PEG-200分析纯试剂；铍粉的平均粒径为20μm，铍粉的形貌为不规则多边形；图1为实施例1中铍粉的SEM照片；步骤一铍粉采用塑料密封包装；
二、将步骤一中的铍粉和惰性液体混合均匀，得到混合物；混合用注射器抽取PEG-200并注入塑料密封包装袋中；
三、步骤二所得混合物静置处理24h，即完成；静置处理后，铍粉与液体充分润湿且惰性液体完全包覆铍粉；
图2为实施例1无尘化处理的铍粉的SEM照片。图2为可以看出铍粉被PEG-200完全包裹，无游离铍粉存在。
将本实施例无尘化处理后的铍粉装入钢制模具中，模具下底为多孔材料，多孔模具上铺有石棉片，然后进行冷压，将铍粉中浸有的大部分惰性液体挤压出去，得到铍粉预制体。将预制体连同模具一起加入氮气保护的加热炉内，加热到650℃并保温2h，同时称取质量为预制体质量2.5倍的6061铝合金，在保护气氛下将铝金属在熔炼炉中加热至800℃保温，得到铝合金熔体。将得到的达到预热温度的铍粉预制体连同模具移动到压力机台面上，将铝合金熔体浇筑到模具型腔之中，然后借助石墨压头和压力机冲头机械加压，随冲头下移促使铝合金熔体浸渗到铍粉间隙之中，当铝合金熔体完全渗透之后沿着模具底部孔隙溢出并随即冷却和凝固，压力机持续保持压力不变。温度降至300～400℃后撤除压力，自然冷却至室温。将模具中的复合材料直接冲出，脱模，得到铍铝复合材料铸锭。
本实施例制备的铍铝复合材料铸锭中铍的体积分数为70vol％，铍铝复合材料的致密度≥99％，铍铝复合材料的密度为2.1g/cm3，T6处理后的铍铝复合材料抗拉强度为430MPa，屈服强度为350MPa，伸长率为4％。拉伸断口无明显界面脱粘，说明界面结合强度高，铍铝界面无明显Al4C3生成表明PEG-200完全挥发无碳残留，且界面未见明显氧化铍生成。因此，将无尘化处理后的铍粉用来制备铍铝复合材料不影响铍铝复合材料的性能。
实施例2：
本实施例铍粉无尘化处理的方法按照以下步骤进行：
一、取100g铍粉和100mL惰性液体；所述惰性液体为煤油，分析纯试剂；铍粉的平均粒径为20μm，铍粉的形貌为不规则多边形；
二、将步骤一中的铍粉和惰性液体混合均匀，得到混合物；
三、步骤二所得混合物静置处理24h，即完成；静置处理后，铍粉与液体充分润湿且惰性液体完全包覆铍粉；
本实施例提供了一种低成本的铍粉无毒化处理的方法，方法简单、易操作，铍粉通过低沸点惰性液体包覆液封后，避免铍粉在转移过程中泄漏带来的环境污染和健康隐患，简化防护过程的同时达到无尘化处理的效果。
实施例3：
本实施例铍粉无尘化处理的方法按照以下步骤进行：
一、取100g铍粉和110mL惰性液体；所述惰性液体为煤油，分析纯试剂；铍粉的平均粒径为5μm，铍粉的形貌为不规则多边形；
二、将步骤一中的铍粉和惰性液体混合均匀，得到混合物；
三、步骤二所得混合物静置处理24h，即完成；静置处理后，铍粉与液体充分润湿且惰性液体完全包覆铍粉；
本实施例提供了一种低成本的铍粉无毒化处理的方法，方法简单、易操作，铍粉通过低沸点惰性液体包覆液封后，避免铍粉在转移过程中泄漏带来的环境污染和健康隐患，简化防护过程的同时达到无毒化处理的效果；
煤油具有一定的粘度，且沸点低于400℃，在高于400℃时完全挥发且无残留，从而不影响铍材及铍的复合材料的性能；煤油在完全挥发前的保温或预热过程中还可以避免铍粉与空气接触，有效防止铍粉氧化。

Claims (8)

1.一种铍粉无尘化处理的方法，其特征在于：铍粉无尘化处理的方法按照以下步骤进行：
一、取密封包装的铍粉和惰性液体；
所述惰性液体为在室温下与铍粉不反应且沸点低于400℃的液态烃；
所述在室温下与铍粉不反应且沸点低于400℃的液态烃为煤油、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷或正十六烷；
所述惰性液体的体积为铍粉体积的0.5-2倍；
二、将步骤一中的铍粉和惰性液体混合均匀，得到混合物；
三、步骤二所得混合物静置处理，即完成。
2.根据权利要求1所述的铍粉无尘化处理的方法，其特征在于：步骤一所述惰性液体为分析纯试剂。
3.根据权利要求1所述的铍粉无尘化处理的方法，其特征在于：步骤一所述惰性液体的粘度为1-50mm2/s。
4.根据权利要求1所述的铍粉无尘化处理的方法，其特征在于：步骤一所述铍粉的平均粒径为0.2-500μm。
5.根据权利要求1所述的铍粉无尘化处理的方法，其特征在于：步骤一所述铍粉的形貌为球形或不规则多边形。
6.根据权利要求1所述的铍粉无尘化处理的方法，其特征在于：步骤三所述静置处理的时间为1-24h。
7.根据权利要求6所述的铍粉无尘化处理的方法，其特征在于：步骤三所述静置处理的时间为24h。
8.根据权利要求6所述的铍粉无尘化处理的方法，其特征在于：步骤三所述静置处理的时间为12h。
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