[01673975]自蔓延冶金法规模化清洁制备硼化物粉体技术

针对我国高端硼化物依赖进口及现有制备技术效率低、无法规模化生产,且产品质量差等现状,将自蔓延高温合成技术与冶金强化浸出技术相结合,发明了自蔓延冶金法制备超细粉体的清洁生产新工艺,并设计出核心装备。即,以金属氧化物、镁粉为原料,采用自蔓延高温合成技术获得含有MgO副产品的燃烧产物,然后采用稀酸密闭强化浸出燃烧产物,除去燃烧产物中MgO等副产品,过滤、洗涤、干燥获得纳米级或微米级超细粉体;浸出酸液直接热解得到氧化镁产品,稀酸返回浸出段利用,实现了超细粉体的清洁制备。已成功制备出TiB2、CaB6、B4C、REB6（LaB6、CeB6、NdB6、SmB6等）高纯超细硼化物粉末,冶金级、高能燃料级系列无定形硼粉。发明了氯化镁溶液热解技术对浸出酸液进行了盐酸回收再生,在实现盐酸循环利用的同时得到高纯纳米MgO副产品,提升工艺技术和产品的附加值,技术推广应用将极大提升我国高端硼化物产品的国际竞争力,解决该类产品依赖进口的局面。形成具有我国特色的自蔓延冶金法制备超细粉体的清洁生产新工艺。技术已在丹东化工研究所有限责任公司推广应用,同时与江西省泓耀精密复合材料有限公司签署全面的技术转化合作协仪,市场经济价值在千亿元。 具体技术如下： （1）超细硼化物粉末制备技术 首先将金属氧化物、氧化硼、镁粉等原料混合均匀,进行自蔓延高温合成获得含有MgO副产品的燃烧产物,然后采用稀盐酸密闭强化浸出燃烧产物,除去燃烧产物中MgO,过滤、洗涤、干燥获得超细硼化物粉末;浸出酸液进行热解得到氧化镁产品,稀盐酸返回浸出段循环利用。为了得到纳米硼化物粉末,可将原料进行高能机械活化预处理。 主要技术指标：TiB2、CaB6、LaB6、CeB6、NdB6、SmB6、B4C的纯度分别为＞98.5%、98.0%、99.0%、＞99.0%、＞99.0%、 ＞99.0%、＞98.0%;平均粒径分别为0.41微米、1.65微米、1.92微米、＜0.40微米、＜0.50微米、＜0.30微米、小于20微米; 比表面积分别为5.685m2/g、5.14 m2/g、2.353 m2/g、11.96 m2/g、10.85 m2/g、13.57、1.04 m2/g。 （2）高活性无定形纳米硼粉制备技术 将氧化硼、镁粉等原料混合均匀,进行点火式自蔓延高温合成获得含有MgO副产品的燃烧产物,然后采用稀盐酸密闭强化浸出燃烧产物,除去燃烧产物中MgO,过滤、洗涤、干燥获得高活性无定形纳米硼粉;浸出酸液进行热解得到氧化镁产品,盐酸返回浸出段循环。 主要技术指标：冶金级无定形硼粉纯度85.0~95.0%,平均粒径0.8~10.0微米,比表面积15.0~40.0 m2/g;超细高纯无定形硼粉纯度90.0~97.0%;平均粒径0.4~0.8微米,比表面积20.0~70.0m2/g;高活性纳米无定形硼粉纯度92.0~97.0%,平均粒径小于0.30微米,比表面积大于20.0~70.0m2/g。 其中,冶金级无定形硼粉主要用于：镍基等焊料中的助焊剂组分、高纯铜等金属熔体脱氧剂、钢铁冶炼的渗硼剂,碳质耐火材料中抗氧化剂以及生产各种高温陶瓷的原料,产品质量优于美国军标标准。超细高纯无定形硼粉主要用于：航空、航天、火箭、导弹等领域的富硼的固体燃料,炸药催化剂和炸药引信中延期药的重要组分。质量符合或优于美国军标和SB90SB95标准。高活性纳米无定形硼粉主要用于：汽车安全气囊引发剂,超细LaB6、CeB6等纳米硼化物合成原料。质量优于SB90SB95标准,具有粒度细、活性高等特点,点火时间短,比德国、美国缩短4-5倍。 （3）碳质耐火材料用硼化物复合添加剂制备技术 首先将金属氧化物、氧化硼、镁粉（或铝粉）等原料进行高能球磨混料,使得反应物料中各组分弥散均匀分布;然后进行自蔓延高温合成获得基体为海绵状MgO（或氧化铝）的硼化物/氧化物复合材料,其中硼化物弥散分布在海绵状的氧化物基体中;最后将海绵状的复合材料进行破碎得到硼化物/氧化物复合材料粉末。然后添加了含碳耐火材料了,解决了其传统单纯添加单一硼化物粉末混料不均匀,成本高等缺点,应用前景广阔。 （4）氯化镁溶液热解技术 将酸浸过程中得到的氯化镁溶液直接热解得到纳米MgO粉末和盐酸溶液,其中盐酸溶液返回酸浸步骤实现循环利用。 主要指标：热解温度为400~700℃,热解时间为30~120min。氧化镁粒径小于200nm,纯度大于98.0%