[发明专利]一种无定形粗硼粉加压浸出提纯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加压浸出提纯的方法，具体涉及一种以自蔓延镁热还原法制备的无定形粗硼粉为原料进行加压浸出提纯的方法，属于硼精细化工技术领域。

背景技术

无定形硼粉是一种重要的硼精细化工产品，由于硼的表面活性较高，在冶金工业上作为改性成分得到广泛的应用，在固体火箭复合推进剂中，轻金属燃料主要有Mg、Al、Be、B，其中B具有最高的体积热值，且无定形硼由于形状不规则，比表面积大而使其着火温度大大降低，同时，无定形硼粉还是制备TiB₂、LaB₆、B₄C、BN等硼化物的重要原料。近年来，高纯的无定形硼粉已经进入航空、航天领域，美国SB Boron公司生产的SB95无定形硼粉已应用在飞机、原子能、火箭、弹药、爆炸物及化学武器等军事燃料的制备上。

文献显示，国内外对无定形硼粉的制备研究相对较少，一些研究机构和相关硼化工企业制备和生产的无定形硼粉纯度仍然较低。1990年，Y. C Yi等人在《J.Mater.Sci.》上发表论文（1990，(25)：1159），利用金属Mg还原B₂O₃制备出的无定形硼粉纯度只能达到90%。倪坤（专利号：02144932.5）等人利用燃烧合成的方法将氧化硼和镁粉以1～2.5︰1（重量）混合后，在燃烧合成反应器中反应得到纯度为90～97%不等的硼粉，但大多以纯度90%左右的硼粉为主。豆志河等人在《中国有色金属学报》上发表论文“自蔓延冶金法制备硼粉”（2004,14(12)：2137-2143），采用镁热还原法制备的硼粉纯度为92.43%。谷云乐等（申请号：201010227137.2）以B₂O₃、Mg和KBH₄为反应原料，经混合后在氩气保护下于700～850℃下引发自蔓延反应，所得反应粗产物经分离提纯后可得到纳米级硼粉。

B₂H₆硼烷裂解法、BX₃(X=Cl、F、Br)卤化硼氢还原法以及和熔盐电解法可制备高纯硼粉，纯度可以达到99.9%以上，制备高纯卤素硼化物和氢化物的工艺过程复杂，投资大，而且环保要求高，对设备的腐蚀也提出了很高的要求，生产成本高，产量小，已无法满足现代科学发展的需求。

自蔓延镁粉还原法还原B₂O₃可以得到纯度在85～95%不等的无定形硼粉，主要含有Mg、Si、Fe、O等杂质，而这些杂质的含量直接影响到硼粉的物理化学性能，尤其是燃烧性能指标达不到美国SB Boron 95的标准而很难得到应用。因此，利用镁热还原法制备的粗硼粉进行提纯，去除其中的大部分杂质，对硼精细化工产业具有十分重要的意义，粗硼粉提纯不仅可以使国内的无定形硼粉用于高科技的航空、航天及军事等领域，而且可以缓解目前我国硼工业面临的压力。

为此，国内研究人员开展了一些硼粉提纯的方法。西安近代化学研究所胥会祥等人在《火炸药学报》上发表论文（2007, 30(2): 8-12），用乙醇、蒸馏水对无定形硼粉进行提纯处理，有效去除硼粉表面的H₃BO₃杂质，改善了硼粉的表面性能，有利于硼粉的燃烧性能。伍继君（申请号：201010130202.x）等人以镁热还原法生产的无定形粗硼粉为原料，在粗硼粉中配入B₂O₃，在一定温度下进行提纯后可得到95～97%的硼粉。然而，目前对于镁热还原法生产的粗硼粉的提纯研究工作开展的较少。

发明内容

为了实现从85～92%的粗硼粉提纯达到97%以上，本发明提出一种湿法冶金加压浸出提纯无定形粗硼粉的方法，该方法不仅投资少，成本低，产品附加值高。

本发明通过下列技术方案实现：一种无定形粗硼粉加压浸出提纯的方法，经过下列各步骤：

（1）取自蔓延镁热还原法制备得到的纯度为85～92%的无定形粗硼粉；

（2）配制浓度为0.05～0.5mol/L的稀盐酸；

（3）在步骤（1）的无定形粗硼粉中按液固质量比为4～6︰1加入步骤（2）的稀盐酸，在搅拌下升温至120～220℃，再加压至1.0～2.0MPa后，浸出反应2～3h；