[发明专利]一种无定形硼粉的制备方法

说明书

本发明涉及一种无定形硼粉的制备方法。其技术方案是：按还原剂∶含硼化合物∶含碱金属化合物熔盐的质量比1.0∶(1.2～3.6)∶(0.2～16.0)，将所述还原剂、所述含硼化合物和所述含碱金属化合物熔盐混合均匀，在保护性气氛和600～1300℃条件下热处理0.5～8h，然后用水或碱溶液在室温～250℃条件下溶解，过滤，洗涤，干燥，制得无定形硼粉。本发明具有生产成本低、环境友好、易于工业化生产、反应副产物能回收利用和硼的回收率高的特点，所制备的无定形硼粉粒径小、粒度分布窄和纯度高。

技术领域

本发明属于单质硼材料技术领域。具体涉及一种无定形硼粉的制备方法。

背景技术

无定形硼粉具有比表面积大和燃烧热值高等优点，主要用于冶金新材料的合成和航空航天领域的富硼燃料，也用作安全气囊的引发剂。

目前，硼粉的制备主要有硼烷裂解法、卤化硼氢气热还原法、熔盐电解法、金属热还原法等。硼烷裂解法是利用氢化钠和三氟化硼乙醚络合物发生氧化还原反应生成乙硼烷，然后在300～900℃条件下对乙硼烷进行裂解制备无定形硼。该方法虽可制得纯度高的无定形硼粉，但乙硼烷在常温下呈气态且有剧毒，使得生产环境苛刻，且生产成本较高，难以工业化生成。卤化硼氢气热还原法，是用纯H₂还原经过精制的BBr₃或BCl₃，该方法制得的硼粉虽具有较高的纯度，但生产成本高、硼回收率低和对环保设施及设备的防腐要求很高，亦无法实现工业化生产。熔盐电解法，是在高温熔盐条件下电解硼的化合物制备单质硼，电解法制备硼粉，最突出的问题是电极材料难解决，产率低和能耗高(彭程,陈松,吴延科,等.熔盐电解法制备硼粉的研究.稀有金属,2010,34(2):264-270.)。金属热还原法是以镁粉在高温下还原氧化硼，制得粗硼(豆志河,张廷安.自蔓延冶金法制备硼粉.中国有色金属学报,2004,14(12):2137-2143.)，然后采用HCl、NaOH和HF处理制备无定形单质硼粉，金属热还原法制备硼粉虽工艺成熟、产量大，但产品纯度低、粒度分布不均匀，在后续处理过程中需大量使用盐酸，产生的副产物附加值低，对设备有较强的腐蚀作用，且有严重污染。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，提供一种生产成本低、环境友好、易于工业化生产、反应副产物能回收利用和硼回收率高的无定形硼粉的制备方法，所制备的无定形硼粉粒径小、粒度分布窄和纯度高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：按还原剂∶含硼化合物∶含碱金属化合物熔盐的质量比1.0∶(1.2～3.6)∶(0.2～16.0)，将所述还原剂、所述含硼化合物和所述含碱金属化合物熔盐混合均匀，在保护性气氛和600～1300℃条件下热处理0.5～8h，然后用水或碱溶液在室温～250℃条件下溶解，过滤，洗涤，干燥，制得无定形硼粉。

所述还原剂为硅粉、或为铝粉、或为硅粉与铝粉的混合物。

所述含硼化合物为氧化硼、硼酸、四硼酸钠、四硼酸钾和四硼酸锂中的一种以上。

所述含碱金属化合物熔盐为氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、硅酸钾、氢氧化锂、碳酸锂、硅酸锂和铝酸钠中的一种以上。

所述碱溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和氢氧化锂水溶液中的一种以上。

所述硅酸钠中的SiO₂与Na₂O的摩尔比≤1。

所述硅酸钾中的SiO₂与K₂O的摩尔比≤1。

所述硅酸锂中的SiO₂与Li₂O的摩尔比≤1。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：