一种低密度高纯铼粒制备工艺

技术领域

本发明属于铼粒制备技术领域，尤其涉及一种低密度高纯铼粒制备工艺。

背景技术

目前国内采用高铼酸铵生产金属铼，多采用高铼酸铵预处理、高铼酸铵二次还原、铼粉球磨、压制成型、烧结等工艺；其中，还原、烧结工序需要分别采用多台还原炉、烧结炉进行，生产周期长，电耗高，损耗较大，影响直收率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种低密度高纯铼粒制备工艺，通过该制备工艺，设计有多个温度节点，将传统的两次高温还原、两次高温烧结四步工序压缩为一个工序，即将还原、烧结工序在一台设备内即可完成，掺杂环节减少、加工周期短，并且在真空条件下，可显著降低烧结温度，加工成本也相应降低。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种低密度高纯铼粒制备工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤a：高纯度的高铼酸铵的制备

将铼酸铵溶解于蒸馏水中，获取第一铼酸铵溶液，将所述第一铼酸铵溶液经由溶剂萃取以及树脂吸附处理后，获取高纯度的高铼酸铵；

步骤b：高纯度的高铼酸铵的研磨

将所述高纯度的高铼酸铵放入球磨机中进行研磨处理，研磨后过120~250目筛，获取筛分后的高铼酸铵；

步骤c：筛分后的高铼酸铵的压制成型

将所述筛分后的高铼酸铵通过压粒机进行压制成型，获取一定规格的圆柱状高铼酸铵粉坯；

步骤d：圆柱状高铼酸铵粉坯的氢气还原、真空烧结

对气氛真空二用炉进行前处理，前处理完成后，将圆柱状高铼酸铵粉坯放入气氛真空二用炉内，对气氛真空二用炉进行抽真空，充氩气，再抽真空，充入氢气，再按照一定的温度曲线对气氛真空二用炉内的圆柱状高铼酸铵粉坯进行高温还原过程，高温还原过程完毕后，停止充入氢气，对气氛真空二用炉充入氩气，再抽真空，再按照一定的温度曲线进行高温烧结过程，高温烧结过程完毕后，对气氛真空二用炉进行降温处理，降至常温，破真空，取出气氛真空二用炉内物料，获取金属铼粒；

步骤e：金属铼粒的包装

将高温烧结后的金属铼粒进行真空包装。

进一步地，所述溶剂萃取以及树脂吸附处理流程如下：

步骤1：将铼酸铵溶解于蒸馏水中，获取第一铼酸铵溶液，其中，蒸馏水添加量与铼酸铵质量的比值为130：1；

步骤2：使用浓盐酸调节第一铼酸铵溶液pH值为1.3~1.5，获取待测溶液；

步骤3：将所述待测溶液经由滤纸过滤，获取澄清溶液；

步骤4：向所述澄清溶液中加入磷类萃取剂进行萃取，经由振荡器振荡15min，静置放置6h后进行分离，获取高铼酸铵萃取液，对高铼酸铵萃取液进行处理，提取初步纯化高铼酸铵；

步骤5：将所述初步纯化高铼酸铵溶解于蒸馏水中，获取第二铼酸铵溶液，其中，蒸馏水添加量与铼酸铵质量的比值为130：1；

步骤6：将第二铼酸铵溶液进行树脂吸附处理，获取第三铼酸铵溶液，第三铼酸铵溶液经过冷冻干燥处理，获取高纯度的高铼酸铵。

进一步地，所述树脂为C160型阳离子树脂。

进一步地，所述圆柱状高铼酸铵粉坯的规格为：高度为5~30mm，直径为10~16mm。

进一步地，所述前处理流程为：依次开启气氛真空二用炉上的机械泵、分子泵，抽至真空。

进一步地，所述高温还原过程的流程如下：气氛真空二用炉初始温度为为20℃，升温至350℃，设定升温速度为3~12℃/min，保温1~1.5h；继续升温至550℃，升温速度为3~12℃/min，保温0.5~1h，继续升温至750℃，升温速度为3~12℃/min，保温0.5~1h，继续升温至950℃，升温速度为3~12℃/min，保温1~2h。

进一步地，所述高温烧结过程的流程如下：当高温还原过程结束后，对气氛真空二用炉继续升温至1100℃，升温速度为3~12℃/min，保温1~2h，继续升温至1200℃，升温速度为3~12℃/min，保温1~2h，继续升温至1300℃，升温速度为3~12℃/min，保温1~2h。

进一步地，所述降温处理流程为：对气氛真空二用炉进行抽真空，再通入冷却氩气进行降温，冷却氩气流速为2~6L/min，降温处理流程中，将气氛真空二用炉内温度从1300℃降温至800℃，保温1~2h后，继续降温至400℃，保温1~2h，继续降温至100℃，保温1~2h，放气破真空，完成降温处理流程。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种低密度高纯铼粒制备工艺，通过该制备工艺，设计有多个温度节点，将传统的两次高温还原、两次高温烧结四步工序压缩为一个工序，即将还原、烧结工序在一台设备内即可完成，掺杂环节减少、加工周期短，并且在真空条件下，可显著降低烧结温度，加工成本也相应降低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明提供的低密度高纯铼粒制备工艺流程图；

图2是本发明提供的高纯度的高铼酸铵的制备流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示的一种低密度高纯铼粒制备工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤a：高纯度的高铼酸铵的制备

将铼酸铵溶解于蒸馏水中，获取第一铼酸铵溶液，将第一铼酸铵溶液经由溶剂萃取以及树脂吸附处理后，获取高纯度的高铼酸铵；

溶剂萃取以及树脂吸附处理流程如下：

步骤1：将铼酸铵溶解于蒸馏水中，获取第一铼酸铵溶液，其中，蒸馏水添加量与铼酸铵质量的比值为130：1；

步骤2：使用浓盐酸调节第一铼酸铵溶液pH值为1.3~1.5，获取待测溶液；

步骤3：将待测溶液经由滤纸过滤，获取澄清溶液；

步骤4：向澄清溶液中加入磷类萃取剂进行萃取，经由振荡器振荡15min，静置放置6h后进行分离，获取高铼酸铵萃取液，对高铼酸铵萃取液进行处理，提取初步纯化高铼酸铵；

步骤5：将初步纯化高铼酸铵溶解于蒸馏水中，获取第二铼酸铵溶液，其中，蒸馏水添加量与铼酸铵质量的比值为130：1；

步骤6：将第二铼酸铵溶液进行树脂吸附处理，获取第三铼酸铵溶液，第三铼酸铵溶液经过冷冻干燥处理，获取高纯度的高铼酸铵；

其中，树脂为C160型阳离子树脂；

步骤b：高纯度的高铼酸铵的研磨

将高纯度的高铼酸铵放入球磨机中进行研磨处理，研磨后过120~250目筛，获取筛分后的高铼酸铵；

其中，球磨机与纯化高铼酸铵的接触部分采用玛瑙材质，防止采用其他杂质，研磨时有金属类杂质进入物料；

步骤c：筛分后的高铼酸铵的压制成型

将筛分后的高铼酸铵通过压粒机进行压制成型，获取一定规格的圆柱状高铼酸铵粉坯；

其中，圆柱状高铼酸铵粉坯的规格为：高度为5~30mm，直径为10~16mm；

步骤d：圆柱状高铼酸铵粉坯的氢气还原、真空烧结

对气氛真空二用炉进行前处理，前处理完成后，将圆柱状高铼酸铵粉坯放入气氛真空二用炉内，对气氛真空二用炉进行抽真空，充氩气，再抽真空，充入氢气，再按照一定的温度曲线对气氛真空二用炉内的圆柱状高铼酸铵粉坯进行高温还原过程，高温还原过程完毕后，停止充入氢气，对气氛真空二用炉充入氩气，再抽真空，再按照一定的温度曲线进行高温烧结过程，相对于传统的常压高温烧结工艺（大于2400℃）而言，真空烧结温度可以降至1300℃，高温烧结过程完毕后，对气氛真空二用炉进行降温处理，降至常温，破真空，取出气氛真空二用炉内物料，获取金属铼粒；

前处理流程为：依次开启气氛真空二用炉上的机械泵、分子泵，抽至真空；

高温还原过程的流程如下：设定4个温控点，分别为20~350℃、350~550℃、550~750℃、750~950℃；具体流程为：气氛真空二用炉初始温度为20℃，初始时，在将圆柱状高铼酸铵粉坯放入气氛真空二用炉内后，对气氛真空二用炉进行抽真空，充氩气，再抽真空，充入氢气，其中，还原气体采用氢气，气体流速为0.8~2.4L/min，对气氛真空二用炉升温至350℃，设定升温速度为3~12℃/min，保温1~1.5h；继续升温至550℃，升温速度为3~12℃/min，保温0.5~1h，继续升温至750℃，升温速度为3~12℃/min，保温0.5~1h，继续升温至950℃，升温速度为3~12℃/min，保温1~2h，温控设计如下表1：

表1 高温还原过程的温控设定

高温烧结过程的流程如下：设定三个温控点，分别为950~1100℃、1100~1200℃、1200~1300℃；具体流程为：当高温还原过程结束后，停止充入氢气，对气氛真空二用炉充入氩气，再抽真空，继续升温至1100℃，升温速度为3~12℃/min，保温1~2h，继续升温至1200℃，升温速度为3~12℃/min，保温1~2h，继续升温至1300℃，升温速度为3~12℃/min，保温1~2h，温控设计如下表2：

表2 高温烧结过程的温控设定

降温处理流程为，设定三个温控点，分别为1300~800℃、800~400℃、400~100℃，降温处理流程中，对气氛真空二用炉进行抽真空，再通入冷却气进行降温，其中，冷却气为氩气，冷却气流速为2~6L/min；降温处理流程中，三个温控点的具体操作要求为：从1300℃降温至800℃，保温1~2h后，继续降温至400℃，保温1~2h，继续降温至100℃，保温1~2h，完成降温处理流程，温控设计如下表3：

表3 降温处理流程的温控设定

降温处理后，在开启气氛真空二用炉前，需要先开启气氛真空二用炉上的破真空放气阀进行破真空放气及炉底气缸锁紧装置，炉内压力平衡后方可正常开启炉盖；

其中，上述流程中，依次发生如下反应：

在上述升温过程中，依次发生如下反应：

2NH

7H

在950℃之前，高温还原过程完毕，开始高温烧结过程；

步骤e：金属铼粒的包装

将高温烧结后的金属铼粒进行真空包装。

所有步骤完成后，对气氛真空二用炉进行后处理，即将处于真空保压状态的气氛真空二用炉降至常温，放气，破真空。

本发明制备的铼粒，纯度＞4N、73种杂质元素含量均＜1~5ppm。

本发明提供了一种低密度高纯铼粒制备工艺，采用高纯度的高铼酸铵，经过研磨分级、压粒后，直接在气氛真空二用炉中高温烧结成型，即将传统的两次高温还原、两次高温烧结四步工序压缩为一个工序，即将还原、烧结工序在一台设备内即可完成，制造出高纯度航空级别的技术铼粒（纯度＞4N、73种杂质元素含量均＜1~5ppm）。

通过该制备工艺，设计有多个温度节点，将传统的两次高温还原、两次高温烧结四步工序压缩为一个工序，即将还原、烧结工序在一台设备内即可完成，掺杂环节减少、加工周期短，加工成本也相应降低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。