氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的方法及其装置。将氩气与氢气作为电弧放电气体产生温度为数千摄氏度的等离子体射流，该射流被引入反应器与气态BCl3快速混合并完成还原反应，生成固态的单质元素硼和气态的氯化氢，通过气固分离后得到固体硼粉。本发明专利技术生产硼粉的收率高达60％以上，所得产品无需进一步的处理纯度高达98％以上，其平均粒径在30～150nm之间。与传统的熔盐电解法、热蔓延还原方法相比，本发明专利技术制备高纯硼粉无需或只需简单的后处理，工艺条件更为简单。与低气压等离子体工艺相比，更易扩大生产和取得更好的经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及无机非金属材料制备领域，更具体地，本专利技术的实施方式涉及一种氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的方法及其装置。
技术介绍
硼在冶金上用作铁、锰和其他金属的合金剂、钢和铜的脱氧添加剂,也用于煅铁的热处理,增加合金钢高温强固性。硼还可用于原子反应堆，棒状和条状的硼钢在原子反应堆中广泛用作控制棒。高纯度单质硼具有很高的单位质量燃烧值(117kJ/g),可用来制作高速飞行器固体燃料。当用作固体燃料时，含小颗粒(40-150nm)的高纯硼粉(≥99％)推进剂的燃速高于含大粒径(800-1000nm)低纯(95.5％-96.5％)硼粉推进剂的燃速。元素硼的粒径越小其燃烧速度越快，有利于产生更大的推力。传统单质硼的制备方法主要有：金属热还原法、卤化硼还原法、熔盐电解法、硼烷裂解法、自蔓延还原法等。传统方法制备单质硼不仅工艺条件苛刻，而且粒径和纯度难以控制，为了获得高纯度的硼粉，通常在制得硼粉后还需采用复杂的后处理工艺提纯。中国专利CN101559946A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的方法，其特征在于它先将以氩气与氢气的混合气体作为放电气体，导入等离子发生器产生电弧放电，获得以氢气为主体的温度范围为4000～15000K的等离子体射流；然后将此射流从一个反应器的顶部导入并使其贯穿该反应器，同时从设置在该反应器侧面的进气口导入BCl3气体，与所述射流撞击混合均匀，迅速充分均热，使混合气体的温度稳定在2200～4500K，混合气体在该反应器中完成还原反应，收集固体产物即为所述高纯纳米硼粉。

【技术特征摘要】
1.一种氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的方法，其特征在于它先将以氩
气与氢气的混合气体作为放电气体，导入等离子发生器产生电弧放电，获
得以氢气为主体的温度范围为4000～15000K的等离子体射流；然后将此射
流从一个反应器的顶部导入并使其贯穿该反应器，同时从设置在该反应器
侧面的进气口导入BCl3气体，与所述射流撞击混合均匀，迅速充分均热，
使混合气体的温度稳定在2200～4500K，混合气体在该反应器中完成还原
反应，收集固体产物即为所述高纯纳米硼粉。
2.根据权利要求1所述的氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的方法，其特
征在于所述氩气与氢气的体积流量比为1:2～10。
3.根据权利要求1所述的氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的方法，其特
征在于所述等离子发生器的等离子体电源输出直流功率为10～200kW。
4.根据权利要求1所述的氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的方法，其特
征在于所述氢气与BCl3气体的体积流量比为2～10:1。
5.根据权利要求1所述的氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的方法，其特
征在于所述高纯纳米硼粉采用去离子水洗涤进一步提纯。
6.一种氩氢热等离子体法制备高纯纳米硼粉的装置，包括等离子体发生器，
向等离子体发生器输送气体的供气系统，为等离子发生器供电的电源，以
及位于该装置气流末端的粉体收集罐，其特征在于所述电源为直流电弧电
源，所述等离子发生器的上部设置以铈钨材料制成的棒状阴极，等离子发
...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃攀，唐猷成，
申请(专利权)人：四川义结科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51