RU2416493C1 - Method of producing rare metal powders - Google Patents
Method of producing rare metal powders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2416493C1 RU2416493C1 RU2009146175/02A RU2009146175A RU2416493C1 RU 2416493 C1 RU2416493 C1 RU 2416493C1 RU 2009146175/02 A RU2009146175/02 A RU 2009146175/02A RU 2009146175 A RU2009146175 A RU 2009146175A RU 2416493 C1 RU2416493 C1 RU 2416493C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- powder
- reduction
- rare metal
- powders
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии редких металлов (цирконий, гафний, ниобий, тантал), используемых в производстве жаропрочных коррозионно- и радиационно стойких сплавов для атомной, авиационной, химической промышленности, высокодисперсных и электролитических порошков для пиротехники и электроники.The invention relates to the field of powder metallurgy of rare metals (zirconium, hafnium, niobium, tantalum) used in the manufacture of heat-resistant corrosion and radiation resistant alloys for the nuclear, aviation, chemical industries, highly dispersed and electrolytic powders for pyrotechnics and electronics.
В последние годы объектом рынка становятся ультрадисперсные (нано-) порошки благодаря принципиальному изменению их свойств (снижение температуры спекания, повышение электролитической емкости и пирофорности, увеличение пластичности компактного наноструктурированного металла и его стойкости к механическим, тепловым и радиационным нагрузкам).In recent years, ultrafine (nano) powders have become a market target due to a fundamental change in their properties (lower sintering temperature, increase in electrolytic capacity and pyrophoricity, increase in ductility of a compact nanostructured metal and its resistance to mechanical, thermal and radiation loads).
Порошки редких металлов обычно получают методом восстановления оксидов, фторидов, хлоридов редких металлов щелочными и щелочноземельными металлами. Перспективным направлением получения высоко- и ультрадисперсных порошков редких металлов является проведение восстановления в расплавленной шихте солей, содержащей, кроме соединений редких металлов, инертную добавку из хлоридов щелочных металлов, например, хлоридов натрия или калия. Инертная добавка препятствует контакту частиц порошков и играет роль теплового баланса, не допускающего нежелательного увеличения температуры расплава, что благоприятно сказывается на повышении дисперсности порошков.Rare metal powders are usually obtained by the reduction of oxides, fluorides, rare metal chlorides with alkali and alkaline earth metals. A promising direction for the production of highly and ultrafine powders of rare metals is the reduction of salts in a molten charge containing, in addition to rare metal compounds, an inert additive from alkali metal chlorides, for example, sodium or potassium chlorides. An inert additive interferes with the contact of the powder particles and plays the role of a heat balance that does not allow an undesirable increase in the temperature of the melt, which favorably affects the increase in the dispersion of the powders.
Известен способ получения порошка циркония (пат. РФ № 2304488, 17.02.2006, B22F 9/18) натриетермическим восстановлением расплавленной шихты из фторцирконата калия и хлорида натрия при нагревании без перемешивания. Процесс включает загрузку в реакционный сосуд послойно приготовленной шихты из фторцирконата калия, хлорида натрия и металлического натрия, нагрев шихты до 450-600°С, восстановление циркония с плавлением шихты и разогревом расплава до 700-800°С, охлаждение расплава до 400-650°С, удаление из расплава избыточного натрия вакуумной отгонкой, охлаждение расплава, выгрузку плава из реакционного сосуда, удаление из порошка циркония солей хлоридов и фторидов натрия и калия растворением их соляной кислотой, сушку порошка. Отношение массы фторцирконата калия и хлорида натрия в солевой ванне и шихте задают в пределах 1:0,15-0,6 (20-28 мас.% Zr). В результате получают порошок циркония с частицами крупностью менее 50 мкм и содержанием фракции менее 10 мкм в количестве 45-55%.A known method of producing zirconium powder (US Pat. RF No. 2304488, 02.17.2006, B22F 9/18) by thermothermal reduction of the molten charge from potassium fluorozirconate and sodium chloride by heating without stirring. The process includes loading in a reaction vessel a layer-by-layer prepared mixture of potassium fluorozirconate, sodium chloride and metallic sodium, heating the mixture to 450-600 ° C, restoring zirconium with melting the mixture and heating the melt to 700-800 ° C, cooling the melt to 400-650 ° C, removing excess sodium from the melt by vacuum distillation, cooling the melt, unloading the melt from the reaction vessel, removing salts of sodium and potassium chlorides and fluorides from zirconium powder by dissolving them with hydrochloric acid, and drying the powder. The mass ratio of potassium fluorozirconate and sodium chloride in the salt bath and charge is set in the range 1: 0.15-0.6 (20-28 wt.% Zr). The result is a zirconium powder with particles smaller than 50 microns and a fraction content of less than 10 microns in an amount of 45-55%.
Недостатком способа является получение порошка, содержащего в значительном количестве (45-55%) крупную фракцию с размером частиц более 10 мкм, что обусловлено проведением процесса восстановления без перемешивания расплава.The disadvantage of this method is to obtain a powder containing a significant amount (45-55%) of a large fraction with a particle size of more than 10 μm, which is due to the process of recovery without mixing the melt.
Известен способ получения порошка тантала (пат. РФ №2338628, 05.10.2005, B22F 9/18) натриетермическим восстановлением расплавленной шихты из фтортантала калия и хлорида калия при нагревании и перемешивании. Процесс включает приготовление расплавленной солевой ванны, содержащей фтортанталат калия и хлорид калия, попеременное порционное введение в солевую ванну при перемешивании натрия со скоростью 42-60 г/см2·ч, а затем шихты из фтортанталата калия и хлорида калия со скоростью 180-300 г/см2·ч, восстановление тантала при 500-550°С, удаление из расплава избыточного натрия вакуумной отгонкой, охлаждение расплава, выгрузку плава из реакционного сосуда, удаление из порошка тантала солей хлоридов и фторидов калия растворением их соляной кислотой, сушку порошка. Отношение массы фтортанталата калия и хлорида калия в солевой ванне и шихте задают в пределах 1:0,3-0,6 (36-44 мас.% Та). В результате получают порошок тантала с частицами менее 10 мкм, в основном от 1 до 7 мкм.A known method of producing tantalum powder (US Pat. RF No. 2338628, 10/05/2005, B22F 9/18) by sodium thermal reduction of a molten charge from potassium fluorotantalum and potassium chloride by heating and stirring. The process includes the preparation of a molten salt bath containing potassium fluorotantalate and potassium chloride, alternate portioned introduction into the salt bath with stirring sodium at a speed of 42-60 g / cm 2 · h, and then the mixture of potassium fluorotantalate and potassium chloride at a speed of 180-300 g / cm 2 · h, reduction of tantalum at 500-550 ° C, removal of excess sodium from the melt by vacuum distillation, cooling of the melt, unloading of melt from the reaction vessel, removal of potassium chloride and fluoride salts from tantalum by dissolving them with hydrochloric acid, drying powder. The mass ratio of potassium fluorotantalate and potassium chloride in the salt bath and charge is set in the range 1: 0.3-0.6 (36-44 wt.% Ta). The result is a tantalum powder with particles less than 10 microns, mainly from 1 to 7 microns.
Недостатком является снижение дисперсности порошков на операции вакуумной отгонки натрия, которую проводят при высокой температуре 750°С без перемешивания расплава. Также недостатком является сложность дозирования исходных реагентов в солевую ванну, а именно необходимость дозирования натрия и шихты попеременно порционно и с разной скоростью и продолжительностью.The disadvantage is the reduction of the dispersion of the powders in the operation of vacuum distillation of sodium, which is carried out at a high temperature of 750 ° C without mixing the melt. Another disadvantage is the difficulty of dispensing the starting reagents into the salt bath, namely, the need to dispense sodium and charge alternately in batches and at different speeds and durations.
Общим недостатком способов, приведенных в вышеперечисленных патентах, является использование пожароопасного натрия и необходимость введения дополнительной операции вакуумной отгонки для безопасного выделения избыточного натрия из расплава. Другим недостатком является образование вредных фторидных стоков в процессе кислотной промывки порошков тантала от продуктов восстановления.A common disadvantage of the methods described in the above patents is the use of flammable sodium and the need to introduce an additional vacuum distillation operation for the safe separation of excess sodium from the melt. Another disadvantage is the formation of harmful fluoride effluents during the acid washing of tantalum powders from reduction products.
Известен способ получения порошка металлического тантала (пат. РФ №2348717, 0.10.2007, B22F 9/18) натриетермическим восстановлением расплавленной шихты из двойной комплексной хлористой соли тантала и хлористого калия при нагревании и перемешивании. Процесс включает подачу шихты, содержащей двойную комплексную хлористую соль тантала и хлористый калий на поверхность перемешиваемого расплавленного натрия при температуре 550-650°С со скоростью 15-20 г/см2·ч, восстановление тантала, удаление из расплава избыточного натрия вакуумной отгонкой, охлаждение расплава, выгрузку плава из реакционного сосуда, удаление из порошка тантала солей хлоридов калия растворением их соляной кислотой, сушку порошка. Отношение массы хлортанталата калия и хлорида калия в солевой ванне и шихте задают в пределах 1:0,2-0,5 (36-45 мас.% Та). В результате получают порошок тантала с частицами крупностью менее 100 мкм и содержанием фракции менее 10 мкм в количестве 57-62%. Способ принят за прототип.A known method of producing a powder of metallic tantalum (US Pat. RF No. 2348717, 10.10.2007, B22F 9/18) by thermal reduction of the molten charge from a double complex chloride salt of tantalum and potassium chloride by heating and stirring. The process includes feeding a mixture containing a double complex tantalum chloride salt and potassium chloride to the surface of stirred molten sodium at a temperature of 550-650 ° C at a rate of 15-20 g / cm 2 · h, reducing tantalum, removing excess sodium from the melt by vacuum distillation, cooling melt, unloading the melt from the reaction vessel, removing potassium chloride salts from tantalum powder by dissolving them with hydrochloric acid, and drying the powder. The mass ratio of potassium chlortantalate and potassium chloride in the salt bath and charge is set in the range 1: 0.2-0.5 (36-45 wt.% Ta). The result is a tantalum powder with particles smaller than 100 microns and a fraction content of less than 10 microns in an amount of 57-62%. The method adopted for the prototype.
Недостатком способа является получение порошка, содержащего в достаточно большом количестве (38-43%) крупную фракцию с размером частиц более 10 мкм, что обусловлено длительным пребыванием порошка в расплаве при высокой температуре (более 2 часов на операции восстановления и 25 минут на операции вакуумной отгонки натрия).The disadvantage of this method is to obtain a powder containing a sufficiently large amount (38-43%) of a large fraction with a particle size of more than 10 μm, which is due to the long stay of the powder in the melt at high temperature (more than 2 hours in the recovery operation and 25 minutes in the vacuum distillation operation sodium).
Длительное пребывание порошка в расплаве на операции восстановления связано с невысокой скоростью загрузки шихты.A long stay of the powder in the melt during the reduction operation is associated with a low charge loading speed.
Техническим результатом предложенного способа является упрощение процесса, обеспечение пожаробезопасности, повышение дисперсности с получением нанопорошков редких металлов (циркония, гафния, тантала, ниобия) до 30-60 нм.The technical result of the proposed method is to simplify the process, ensure fire safety, increase the dispersion to obtain nanopowders of rare metals (zirconium, hafnium, tantalum, niobium) up to 30-60 nm.
Технический результат достигается тем, что в способе получения металлического порошка редкого металла, включающем металлотермическое восстановление расплавленной шихты из двойной комплексной хлористой соли редкого металла и хлористого калия при нагревании и перемешивании, гидрометаллургическую обработку восстановленной реакционной массы, сушку порошка, согласно изобретению восстановление проводят магнием при 750-800°С в течение 15±5 минут с последующим охлаждением расплава до комнатной температуры со скоростью 50-100°С/мин. Магний вводят в расплавленную шихту единовременно, перемешивание расплава проводят со скоростью 300-400 об/мин. Содержание редких металлов в расплаве поддерживают на уровне 5-10 мас.%.The technical result is achieved in that in a method for producing a rare metal metal powder, including metallothermal reduction of a molten charge from a double complex rare metal chloride salt and potassium chloride by heating and stirring, hydrometallurgical processing of the reduced reaction mass, drying of the powder, according to the invention, the reduction is carried out with magnesium at 750 -800 ° C for 15 ± 5 minutes, followed by cooling the melt to room temperature at a rate of 50-100 ° C / min. Magnesium is introduced into the molten charge at a time, the melt is mixed at a speed of 300-400 rpm. The content of rare metals in the melt is maintained at the level of 5-10 wt.%.
Сущность способа заключается в совокупности отличительных признаков и в параметрах проведения процесса металлотермического восстановления редкого металла.The essence of the method lies in the combination of distinctive features and in the parameters of the process of metallothermal reduction of a rare metal.
Первым существенным отличием является проведение восстановления при 750-800°С в течение 15±5 минут. Указанных времени и температуры достаточно, чтобы завершился процесс восстановления хлористых солей редких металлов с образованием мельчайших металлических частиц размером 30-60 нм. Указанного времени и температуры недостаточно, для упорядоченного срастания наночастиц с формированием вторичных более крупных частиц (60-300 нм и более). Уменьшение времени процесса менее 10 минут при 750-800°С приводит к недовосстановлению редких металлов и, как следствие, к снижению выхода металла в продукт и загрязнению металла продуктами недовосстановления. Увеличение времени процесса более 20 минут при 750-800°С повышает вероятность встречи и ориентированного срастания наночастиц с образованием вторичных более крупных частиц. Уменьшение температуры менее 750°С при времени восстановления 15±5 минут приводит к недовосстановлению редких металлов. Увеличение температуры более 800°С способствует спеканию наночастиц и укрупнению порошка.The first significant difference is the recovery at 750-800 ° C for 15 ± 5 minutes. The indicated time and temperature are enough to complete the process of reducing chloride salts of rare metals with the formation of tiny metal particles 30-60 nm in size. The indicated time and temperature is not enough for the ordered intergrowth of nanoparticles with the formation of secondary larger particles (60-300 nm or more). Reducing the process time of less than 10 minutes at 750-800 ° C leads to the underreduction of rare metals and, as a consequence, to a decrease in the yield of metal in the product and contamination of the metal with unreduced products. The increase in the process time of more than 20 minutes at 750-800 ° C increases the likelihood of meeting and oriented intergrowth of nanoparticles with the formation of secondary larger particles. A decrease in temperature of less than 750 ° C with a recovery time of 15 ± 5 minutes leads to the underreduction of rare metals. An increase in temperature of more than 800 ° C promotes sintering of nanoparticles and enlargement of the powder.
Вторым существенным отличием является охлаждение расплава со скоростью 50-100°С/мин. При указанной скорости охлаждения происходит чрезвычайно быстрое затвердение расплава (в течение ≈1 мин) с остановкой процессов роста и спекания частиц. Уменьшение скорости охлаждения расплава менее 50°С/мин увеличивает время пребывания наночастиц в высокотемпературном расплаве, что приводит к росту и спеканию частиц. Повышение скорости охлаждения расплава более 100°/мин приводит к неоправданным затратам энергии, которые не компенсируются достигаемым результатом. Быстрое охлаждение расплава можно осуществлять сливом расплава в широкий холодный поддон или на охлаждаемый гранулятор.The second significant difference is the cooling of the melt at a rate of 50-100 ° C / min. At the indicated cooling rate, extremely fast solidification of the melt occurs (within ≈1 min) with the stopping of the processes of growth and sintering of particles. A decrease in the cooling rate of the melt below 50 ° C / min increases the residence time of the nanoparticles in the high-temperature melt, which leads to the growth and sintering of particles. An increase in the melt cooling rate of more than 100 ° / min leads to unjustified energy costs, which are not compensated by the achieved result. Rapid cooling of the melt can be accomplished by draining the melt into a wide cold tray or onto a cooled granulator.
Третьим существенным отличием является введение магния в расплавленную шихту единовременно «залпом», что приводит к высокому пересыщению расплава и образованию большого количества мельчайших металлических частиц размером 30-60 нм. Увеличение продолжительности ввода магния в расплав снижает пересыщение расплава и приводит к росту частиц более 60-100 нм.The third significant difference is the introduction of magnesium into the molten charge at the same time “in one gulp”, which leads to high supersaturation of the melt and the formation of a large number of tiny metal particles 30-60 nm in size. An increase in the duration of the introduction of magnesium into the melt reduces the supersaturation of the melt and leads to particle growth of more than 60-100 nm.
Четвертым существенным отличием является перемешивание расплава со скоростью 300-400 об/мин. Данная скорость обеспечивает равномерное распределение наночастиц в объеме расплава и препятствует нежелательному агрегированию и агломерированию наночастиц. Уменьшение скорости перемешивания менее 300 об/мин снижает дезагрегирующее и дезагломерирующее действие мешалки и приводит к росту частиц. Повышение скорости перемешивания расплава более 400 об/мин приводит к неоправданным затратам энергии, которые не компенсируются достигаемым результатом.The fourth significant difference is the mixing of the melt at a speed of 300-400 rpm. This speed ensures uniform distribution of nanoparticles in the melt volume and prevents undesired aggregation and agglomeration of nanoparticles. A decrease in stirring speed of less than 300 rpm reduces the disaggregating and deagglomerating effect of the mixer and leads to particle growth. An increase in the melt mixing speed of more than 400 rpm leads to unjustified energy costs, which are not compensated by the achieved result.
Пятым существенным отличием является поддерживание содержания редких металлов в расплаве на уровне 5-10 мас.%. Увеличение содержания металлов более 10 мас.% приводит к увеличению вероятности контакта наночастиц друг с другом и, как следствие, к укрупнению частиц более 60 нм. Снижение содержания металлов в расплаве менее 5 мас.% является экономически неоправданным, так как приводит к нежелательному уменьшению выхода готовой продукции с единицы объема расплава, хотя снижение содержания металла в расплаве положительно влияет на уменьшение размеров частиц.The fifth significant difference is the maintenance of the content of rare metals in the melt at the level of 5-10 wt.%. An increase in the metal content of more than 10 wt.% Leads to an increase in the probability of contact of the nanoparticles with each other and, as a consequence, to the enlargement of particles of more than 60 nm. A decrease in the metal content in the melt of less than 5 wt.% Is economically unjustified, since it leads to an undesirable decrease in the yield of finished products per unit volume of the melt, although a decrease in the metal content in the melt positively affects the reduction in particle size.
Использование в качестве восстановителя магния позволяет обеспечить пожаробезопасность процесса. Расход магния не является существенным признаком при указанном в изобретении времени восстановления и, поэтому может составлять 110-120% от стехиометрически необходимого количества, что наиболее приемлемо с экономической и технологической точек зрения.The use of magnesium as a reducing agent makes it possible to ensure the fire safety of the process. The consumption of magnesium is not an essential sign at the recovery time indicated in the invention and, therefore, can be 110-120% of the stoichiometrically necessary amount, which is most acceptable from an economic and technological point of view.
Восстановленные порошки очищают от избыточного магния и хлористых солей калия и магния обработкой раствором 0,1-0,3 М НСl. Промытые порошки сушат при температуре не более 40°С. Высушенные порошки состоят из частиц размером 30-60 нм (анализ методом растровой электронной микроскопии) и собраны в рыхлые агрегаты размером менее 0,8 мкм (анализ методом воздухопроницаемости слоя продукта).The recovered powders are purified from excess magnesium and chloride salts of potassium and magnesium by treatment with a solution of 0.1-0.3 M Hcl. The washed powders are dried at a temperature of not more than 40 ° C. The dried powders consist of particles of 30-60 nm in size (analysis by scanning electron microscopy) and are collected in loose aggregates with a size of less than 0.8 microns (analysis by the method of breathability of the product layer).
В общем случае способ получения порошка редкого металла согласно изобретению осуществляется следующим образом.In the General case, the method of producing a rare metal powder according to the invention is as follows.
В цилиндрический реакционный сосуд загружают шихту, содержащую двойную комплексную хлористую соль редкого металла и калия, и хлористый калий. Реакционный сосуд устанавливают в реторту печи с защитной аргоновой атмосферой. Разогревают шихту до температуры 750-800°С, при которой происходит расплавление шихты. Включают мешалку со скоростью 300-400 об/мин. В расплав вводят единовременно «залпом» восстановитель металлический магний в виде порошка, гранул или стружки в количестве 110-120% от стехиометрически необходимого количества. Расплав выдерживают при перемешивании в изотермических условиях в течение 15±5 минут и выливают с помощью вакуумного сифона в широкий холодный поддон или на охлаждаемый гранулятор. При желании перед сливом расплава уменьшают скорость вращения мешалки до 50 об/мин и сливают раздельно осветленную и сгущенную части расплава. Остывший плав с порошком обрабатывают раствором 0,1-0,3 молярной соляной кислоты. Полученный порошок сушат при температуре не более 40°С. Размер частиц анализируют методом растровой электронной микроскопии, размер агрегатов - методом воздухопроницаемости слоя продукта.A mixture containing a double complex rare metal and potassium chloride salt and potassium chloride is charged into a cylindrical reaction vessel. The reaction vessel is installed in a retort of a furnace with a protective argon atmosphere. The mixture is heated to a temperature of 750-800 ° C, at which the charge is melted. The mixer is turned on at a speed of 300-400 rpm. A metal magnesium reducing agent is introduced into the melt at once in one gulp in the form of a powder, granules or shavings in an amount of 110-120% of the stoichiometrically necessary amount. The melt is kept under stirring under isothermal conditions for 15 ± 5 minutes and poured using a vacuum siphon into a wide cold pan or onto a cooled granulator. If desired, before the melt is drained, the mixer rotation speed is reduced to 50 rpm and the separately clarified and condensed parts of the melt are drained. The cooled melt with the powder is treated with a solution of 0.1-0.3 molar hydrochloric acid. The resulting powder is dried at a temperature of not more than 40 ° C. The particle size is analyzed by scanning electron microscopy, the size of the aggregates by the method of breathability of the product layer.
Заявленное изобретение иллюстрируется примерами.The claimed invention is illustrated by examples.
Пример 1. В цилиндрический реакционный сосуд из кварца диаметром 50 мм и высотой 230 мм загружают шихту, содержащую 52 г двойной комплексной хлористой соли гафния и калия (K2HfCl6) и 148 г хлористого калия. Содержание гафния в шихте составляет 10 мас.%. Реакционный сосуд устанавливают в реторту печи. Разогревают печь до температуры 800°С, при которой шихта расплавляется. Включают мешалку со скоростью 300 об/мин. В расплав вводят единовременно «залпом» металлический магний в виде порошка в количестве 6,4 г, что составляет 120% от стехиометрически необходимого количества. Расплав выдерживают в изотермических условиях при перемешивании в течение 15 минут. Затем расплав выливают в поддон, в котором расплав остывает до комнатной температуры за 10 мин. Остывший плав обрабатывают раствором 0,1-0,3 молярной соляной кислоты. Отмытый от солей порошок гафния сушат при комнатной температуре. Измеренный размер частиц составляет 40-60 нм, агрегатов - 0,71 мкм.Example 1. In a cylindrical reaction vessel made of quartz with a diameter of 50 mm and a height of 230 mm, a charge containing 52 g of the double complex chloride salt of hafnium and potassium (K 2 HfCl 6 ) and 148 g of potassium chloride is loaded. The hafnium content in the charge is 10 wt.%. The reaction vessel is installed in a retort furnace. The furnace is heated to a temperature of 800 ° C, at which the charge is melted. Turn on the stirrer at a speed of 300 rpm. Magnesium metal in the form of a powder in the amount of 6.4 g, which is 120% of the stoichiometrically required amount, is introduced into the melt at once. The melt is kept under isothermal conditions with stirring for 15 minutes. Then the melt is poured into a pan in which the melt cools to room temperature in 10 minutes. The cooled melt is treated with a solution of 0.1-0.3 molar hydrochloric acid. Washed hafnium powder is dried at room temperature. The measured particle size is 40-60 nm, aggregates 0.71 microns.
Пример 2. В реакционный сосуд (как в опыте №1) загружают шихту, содержащую 24 г двойной комплексной хлористой соли тантала и калия (КТаСl6) и 176 г хлористого калия. Содержание тантала в шихте составляет 5 мас.%. Реакционный сосуд устанавливают в реторту печи. Разогревают печь до температуры 780°С, при которой шихта расплавляется. Включают мешалку со скоростью 350 об/мин. В расплав вводят единовременно «залпом» металлический магниий в виде гранул в количестве 3,7 г, что составляет 110% от стехиометрически необходимого количества. Расплав выдерживают в изотермических условиях при перемешивании в течение 18 минут. Затем расплав выливают в поддон, в котором расплав остывает до комнатной температуры за 10 мин. Остывший плав обрабатывают раствором 0,1-0,3 молярной соляной кислоты. Полученный порошок тантала сушат при комнатной температуре. Измеренный размер частиц составляет 30-40 нм, агрегатов - 0,52 мкм.Example 2. In the reaction vessel (as in experiment No. 1), a mixture containing 24 g of tantalum and potassium double complex chloride salt (KTaCl 6 ) and 176 g of potassium chloride was loaded. The tantalum content in the charge is 5 wt.%. The reaction vessel is installed in a retort furnace. The furnace is heated to a temperature of 780 ° C, at which the charge is melted. Turn on the stirrer at a speed of 350 rpm. 3.7 g of metallic magnesium is introduced into the melt in one gulp in the form of granules, which is 110% of the stoichiometrically necessary amount. The melt is kept under isothermal conditions with stirring for 18 minutes. Then the melt is poured into a pan in which the melt cools to room temperature in 10 minutes. The cooled melt is treated with a solution of 0.1-0.3 molar hydrochloric acid. The resulting tantalum powder was dried at room temperature. The measured particle size is 30-40 nm, aggregates - 0.52 microns.
Пример 3. В реакционный сосуд (как в опыте №1) загружают шихту, содержащую 55 г двойной комплексной хлористой соли циркония и калия (Kz2ZrCl6), 3 г двойной комплексной хлористой соли ниобия и калия (KNbCl6) и 142 г хлористого калия. Содержание циркония и ниобия в шихте составляет 7 мас.% (циркония 6,65%, ниобия 0,35%). Реакционный сосуд устанавливают в реторту печи. Разогревают печь до температуры 750°С, при которой шихта расплавляется. Включают мешалку со скоростью 400 об/мин. В расплав вводят единовременно «залпом» металлический магний в виде стружки в количестве 8,6 г, что составляет 115% от стехиометрически необходимого количества. Расплав выдерживают в изотермических условиях при перемешивании в течение 13 минут. Затем расплав выливают в поддон, в котором расплав остывает до комнатной температуры за 10 мин. Остывший плав обрабатывают раствором 0,1-0,3 молярной соляной кислоты. Полученный порошок циркония, легированный 5% ниобия, сушат при комнатной температуре. Измеренный размер частиц составляет 30-50 нм, агрегатов - 0,65 мкм.Example 3. In the reaction vessel (as in experiment No. 1) load a mixture containing 55 g of a double complex chloride salt of zirconium and potassium (Kz 2 ZrCl 6 ), 3 g of a double complex chloride salt of niobium and potassium (KNbCl 6 ) and 142 g of chloride potassium. The content of zirconium and niobium in the charge is 7 wt.% (Zirconium 6.65%, niobium 0.35%). The reaction vessel is installed in a retort furnace. The furnace is heated to a temperature of 750 ° C, at which the charge is melted. Turn on the stirrer at a speed of 400 rpm. Metallic magnesium in the form of chips in the amount of 8.6 g, which is 115% of the stoichiometrically required amount, is introduced into the melt at once. The melt is kept under isothermal conditions with stirring for 13 minutes. Then the melt is poured into a pan in which the melt cools to room temperature in 10 minutes. The cooled melt is treated with a solution of 0.1-0.3 molar hydrochloric acid. The resulting zirconium powder doped with 5% niobium was dried at room temperature. The measured particle size is 30-50 nm, aggregates - 0.65 microns.
Анализируя данные примеров видно, что предложенный способ позволяет получать порошки редких металлов с размером частиц 30-60 нм, в то время как при использовании известного способа получают порошки с размерами частиц от 1 до 7 мкм. Дополнительными преимуществами является упрощение процесса за счет сокращения времени восстановления и времени ввода восстановителя в реакционный сосуд, а также за счет исключения операции вакуумной отгонки восстановителя. Кроме того, предложенный способ пожаробезопасен благодаря использованию в качестве восстановителя магния.Analyzing the data of the examples it is seen that the proposed method allows to obtain powders of rare metals with a particle size of 30-60 nm, while when using the known method receive powders with particle sizes from 1 to 7 microns. Additional advantages are the simplification of the process by reducing the recovery time and the time of introducing the reducing agent into the reaction vessel, as well as by eliminating the operation of vacuum distillation of the reducing agent. In addition, the proposed method is fireproof due to the use of magnesium as a reducing agent.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009146175/02A RU2416493C1 (en) | 2009-12-15 | 2009-12-15 | Method of producing rare metal powders |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009146175/02A RU2416493C1 (en) | 2009-12-15 | 2009-12-15 | Method of producing rare metal powders |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2416493C1 true RU2416493C1 (en) | 2011-04-20 |
Family
ID=44051296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009146175/02A RU2416493C1 (en) | 2009-12-15 | 2009-12-15 | Method of producing rare metal powders |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2416493C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509626C1 (en) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Method of making nano-dispersed powders of metals or their alloys |
| RU2538794C1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Production of composite powders of refractory and rare-earth metals |
-
2009
- 2009-12-15 RU RU2009146175/02A patent/RU2416493C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509626C1 (en) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Method of making nano-dispersed powders of metals or their alloys |
| RU2538794C1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Production of composite powders of refractory and rare-earth metals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11247270B2 (en) | Method for preparing vanadium and vanadium alloy powder from vanadium-containing materials through shortened process | |
| US20240132994A1 (en) | Method for recovery of metal-containing material from a composite material | |
| IL180033A (en) | Metalothermic reduction of refractory metal oxides | |
| EP3481970B1 (en) | Thermochemical processing of exothermic metallic systems | |
| JP2019510873A (en) | Method of deoxygenating a metal having oxygen dissolved in a solid solution | |
| ZA200303724B (en) | Metal and alloy powders and powder fabrication. | |
| EP1799380A2 (en) | Magnesium removal from magnesium reduced metal powders | |
| US11858046B2 (en) | Methods for producing metal powders | |
| JP4690638B2 (en) | Metallothermic reduction of refractory metal oxides | |
| JP2023544246A (en) | Method for producing alloy powder based on titanium metal | |
| Li et al. | An investigation of the reduction of TiO2 by Mg in H2 atmosphere | |
| RU2416493C1 (en) | Method of producing rare metal powders | |
| EP1537248A1 (en) | Producing metallic articles by reduction of nonmetallic precursor compounds and melting | |
| Gonchar et al. | DEVELOPMENT OF A TECHNOLOGY TO PRODUCE TITANIUM POWDER WITH A LOW CARBON FOOTPRINT. | |
| Suzuki et al. | Formation of broccoli-like morphology of tantalum powder | |
| RU2637545C1 (en) | METHOD FOR PRODUCING Al-Ti MODIFYING ALLOY | |
| Skachkov et al. | Introduction of scandium, zirconium and hafnium into aluminum alloys. Dispersion hardening of intermetallic compounds with nanodimensional particles | |
| Nersisyan et al. | Shape-controlled synthesis of titanium microparticles using calciothermic reduction concept | |
| RU2538794C1 (en) | Production of composite powders of refractory and rare-earth metals | |
| Jain et al. | Electroextraction of boron from boron carbide scrap | |
| Withers et al. | The production of titanium alloy powder | |
| RU2401888C1 (en) | Procedure for production of powder of high-melting metal | |
| RU2647971C2 (en) | Method for obtaining the tantalum dust of a regulate size | |
| WO2020210706A1 (en) | Interface-controlled in-situ synthesis of nanostructures in molten metals for mass manufacturing | |
| RU2397279C1 (en) | Procedure for production of powders of high-melting metals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191216 |