一种提纯的镁制造技术

本发明专利技术涉及一种提纯的镁。所述提纯的镁基本上由如下物质组成：大于1000ppm最高至3000ppm锆、镁、不多于50ppm的铪、以及附带的杂质。

A purified magnesium

The present invention relates to a purified magnesium. The purified magnesium is substantially composed of the following substances: greater than 1000ppm, highest to 3000ppm zirconium, magnesium, no more than 50ppm hafnium, and incidental impurities.

【技术实现步骤摘要】
一种提纯的镁本申请为申请日2013年7月18日，申请号201380043674.3，名称为“用于减少镁中杂质的方法、提纯的镁和锆金属生产”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及用于减少镁中杂质的方法。本公开还涉及提纯的镁。本公开进一步涉及使用镁作为还原剂制备锆金属的方法。
技术介绍
目前镁金属的主要市场在于与铝的合金化。某些含镁铝合金的强度和轻重量使得合金很好地适合用于各种航空和航天、汽车和电子零件。在精炼有色金属的工艺中，以及在钛和锆金属的生产中，镁金属也常用作脱硫剂。在生产钛金属的著名的克罗尔(Kroll)工艺中，根据下列方程式，通过在高温下与过量的液态镁反应，TiCl4被还原为钛金属：2Mg(l)+TiCl4(g)→2MgCl2(l)+Ti(s)氯化镁产物可进一步被精炼回镁。在还原过程中产生的多孔金属钛海绵可通过沥滤或加热真空蒸馏提纯。自20世纪50年代以来，锆金属的工业生产已主要依赖镁作为还原剂的使用。在典型的锆金属生产方法中，需要大约一份数的镁(按重量计)作为还原剂以根据克罗尔还原工艺著名的改编由氯化锆(IV)(即，四氯化锆)产生一份数的锆金属海绵。考虑到生产每单位锆金属克罗尔工艺需要的镁的重要的量，存在于镁中的任何杂质的至少一部分将掺入锆产品中。因此，为了生产高纯的锆产品仔细地控制用于克罗尔工艺镁的质量是重要的。在锆生产中有很大关系的杂质包括，例如，铁、铝和氮，并且所有这些元素可作为杂质存在于镁还原剂中。铁为用于镁精炼设备的构建的普通材料，并且尽管铁在熔融的镁中具有相对低的溶解度(在800℃大约0.12重量％(weightpercent))，这种杂质水平依然表示在通过克罗尔工艺生产的锆金属中铁杂质的重要潜在原因之一。镁还原剂中铝污染物可来自夹带在镁生产中用作起始材料盐水中的铝硅酸盐。当液态镁接触环境空气时，氮杂质可在镁中形成，并且尽管在镁精炼的过程中使用覆盖气体，但对于氮污染物的这种模式仍存在显著的机会。锆生产，不像使用镁的许多其他工艺，需要满足对杂质水平的严格限制。最优质的锆金属为高纯的并且未与其他元素成合金，并且实现这种水平的纯度要求起始材料的明智的管理。作为例子，最优质的锆包含小于1000ppm铁和小于100ppm铝。由于开发新合金以及随着时间推移锆客户寻求改善它们的产品，对锆的杂质限制预期变得甚至更限制性。因为它与锆形成氮化物，所以氮在锆中为尤其有害的杂质。过度的氮可导致大的氮化锆区域，其在锆熔化过程中不可溶并且可显著地降低产品质量。在铸造锆金属中的氮化锆掺杂物为相对硬区域并且当锆金属工作时可为空隙和裂纹的来源。因此，提供用于减少镁中的杂质的方法将为有利的，所述镁在通过克罗尔工艺生产锆金属中用作还原剂，从而提高锆金属产品的纯度。更一般地，提供用于减少镁中的杂质的改善的方法将为有利的，所述镁提供用于任何终端用途。
技术实现思路
本公开的一方面指向用于减少镁中杂质的方法。所述方法包括在容器中合并含锆材料与包含不多于1.0重量％总杂质的熔融低杂质镁以提供混合物。将混合物保持在熔融状态一段时间足以允许至少一部分的含锆材料与至少一部分的杂质反应并且形成金属间化合物。从至少一部分的金属间化合物分离混合物中至少一部分的熔融镁以提供提纯的镁。相比于低杂质镁，提纯的镁包含增大水平的锆，并且提纯的镁中锆水平大于1000ppm。相比于低杂质镁，提纯的镁还包含降低水平的除锆以外的杂质。本公开的另一方面指向用于减少镁中杂质的方法。所述方法包括在容器中合并至少一种含锆材料与包含不多于1.0重量％总杂质的熔融低杂质镁以提供混合物，所述含锆材料选自锆金属、四氯化锆、氧化锆、氮化锆、硫酸锆、四氟化锆、Na2ZrCl6和K2ZrCl6。将混合物保持在熔融状态至少30分钟以允许至少一部分的含锆材料与至少一部分的杂质反应并且形成金属间化合物。从至少一部分的金属间化合物分离混合物中至少一部分的熔融镁以提供提纯的镁，其中相比于低杂质镁，提纯的镁包含降低水平的除锆以外的杂质并且包含大于1000ppm锆。根据本公开的进一步方面指向提纯的镁，其基本上由大于1000ppm最高至3000ppm锆、镁和附带的杂质组成。在一个非限制性的形式中，提纯的镁基本上由如下物质组成：大于1000ppm最高至3000ppm锆；镁；0重量％至0.007重量％铝；0重量％至0.0001重量％硼；0重量％至0.002重量％镉；0重量％至0.01重量％铪；0重量％至0.06重量％铁；0重量％至0.01重量％锰；0重量％至0.005重量％氮；0重量％至0.005重量％磷；和0重量％至0.02重量％钛。根据本公开的进一步方面指向生产锆金属的方法。所述方法包括：反应四氯化锆与包含大于1000ppm最高至3000ppm锆的镁还原剂以提供包含锆金属和氯化镁盐的反应产物；以及从反应产物中分离至少一部分的锆金属。在所述方法的某些实施例中，镁还原剂基本上由如下物质组成：大于1000ppm最高至3000ppm锆；镁；0重量％至0.007重量％铝；0重量％至0.0001重量％硼；0重量％至0.002重量％镉；0重量％至0.01重量％铪；0重量％至0.06重量％铁；0重量％至0.01重量％锰；0重量％至0.005重量％氮；0重量％至0.005重量％磷；和0重量％至0.02重量％钛。在考虑本专利技术某些非限制性实施例的下述详细描述时，读者应理解本专利技术的前述细节和优势以及其他。在制备和/或使用本专利技术内的实施例时，读者还可领会本专利技术此类另外的细节和优势。附图说明通过参考附图可更好地理解本专利技术的特征和优势，其中：图1为绘制镁的铝含量(重量百分比)作为对在此讨论的某些镁提纯试验的沉淀时间的函数的曲线图；图2为描述根据本公开用于提纯镁的方法的非限制性实施例的流程图；以及图3为用于实施根据本公开用于提纯镁的方法的装置的非限制性实施例的示意图。具体实施方式本说明书中描述并阐明了各种实施例以提供对公开方法的步骤和使用的全面理解。应理解，本说明书中描述并阐明的各种实施例为非限制性和非详尽的。因此，本专利技术不被本说明书中公开的各种非限制性和非详尽的实施例的描述所限制。在适当的情况下，与各种实施例有关的描述的特征和特性可与其他实施例的特征和特性组合。此类修改和变化旨在包括在本说明书的范围内。这样，可修正权利要求以叙述在本说明书中清楚地或固有地描述的或另外由本说明书清楚地或固有地支持的任何步骤、限制、特征和/或特性。此外，申请人保留修正权利要求的权利以肯定地放弃(disclaim)存在于现有技术中的步骤、限制、特征和/或特性，无论此类特征是否在此明确地描述。因此，任何此类修正遵守35U.S.C.第112节第一段和35U.S.C.第132(a)的要求。本说明书中公开和描述的各种实施例可包括如在此不同描述的步骤、限制、特征和/或特性、由如在此不同描述的步骤、限制、特征和/或特性组成或基本上由如在此不同描述的步骤、限制、特征和/或特性组成。除非另有说明，否则任何专利、出版物或在此指出的其他公开材料以其全部内容通过参考的方式并入本说明书，但参考程度仅限于并入的材料不与现有的定义、陈述或在本说明书中清楚地阐明的其他公开材料冲突的程度。这样，且在必要的程度内，如在本说明书中阐明的明确的公开代替以参考的方式并入在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提纯的镁，其基本上由如下物质组成：大于1000ppm最高至3000ppm锆；镁；不多于50ppm的铪；以及附带的杂质。

【技术特征摘要】
2012.08.14 US 13/585,0941.一种提纯的镁，其基本上由如下物质组成：大于1000ppm最高至3000ppm锆；镁；不多于50ppm的铪；以及附带的杂质。2.根据权利要求1所述的提纯的镁，其基本上由如下物质组成：大于1000ppm最高至3000ppm锆；镁；以及不多于0.10重量％的其他元素，其中所述的提纯的镁限定不多于50ppm的铪。3.根据权利要求2所述的提纯的镁，其基本上由如下物质组成：大于1000ppm最高至3000ppm锆；镁；0重量％至0.007重量％铝；0重量％至0.0001重量％硼；0重量％至0.002重量％镉；0重量％至0.003重量％铪；0重量％至0.06重量％铁；0重量％至0.01重量％锰；0重量％至0.005重量％氮；0重量％至0.005重量％磷；以及0重量％至0.02重量％钛。4.根据权利要求1所述的提纯的镁，其由如下物质组成：大于1000ppm最高至3000ppm锆；镁；不多于50ppm的铪；以及附带的杂质。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·科芬，阿内尔·M·法哈多，
申请(专利权)人：冶联科技地产有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US