一种高纯铼粉的制备方法技术

本发明专利技术公布了一种高纯铼粉的制备方法，包括如下步骤：提纯、离心雾化、一次还原、二次还原等步骤。提供一种高纯铼粉的制备方法，从原材料铼酸铵粉末的制备与铼酸铵煅烧还原两大工艺入手，提高铼酸铵粉末的可还原性、降低粉末长大原动力、做到各阶段原材料纯度可控；采用两阶段氢气还原，增加与氢气的接触，有利于水蒸气的排除，为得到细小粒度、更均匀的粉末提供有力条件。

Method for preparing high-purity rhenium powder

The invention discloses a preparation method of high-purity rhenium powder, comprising the following steps: purification, centrifugal atomization, primary reduction and two reduction, etc.. Provides a method for preparing high-purity rhenium powder from raw materials, ammonium rhenium powders were prepared with ammonium rhenium calcining reduction technology two with improved ammonium rhenium powder can be reduced, reducing power, so the original powder grew up stage of purity of raw materials with controllable; two stage hydrogen reduction. With the increase of hydrogen exposure, and help to remove water vapor, for small size, more uniform powder provided favorable conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种高纯铼粉的制备方法
本专利技术涉及稀有金属材料领域，具体而言，涉及一种高效、无团聚的高纯铼粉的制备方法。
技术介绍
铼熔点高达3180℃，仅次于钨，其抗酸碱腐蚀性强，在空气中不被氧化。铼作为一种稀有难熔材料，具有优良抗热振性能和极佳的抗蠕变性能，在较大的热膨胀下，不发生机械损伤，广泛应用于加热元件、高温合金以及高温耐腐蚀涂层等。因铼的熔点非常高，制备纯铼材料一般采用粉末冶金方法，即采用铼粉做原材料，经过压制、烧结、压延加工得到。特别是制备铼合金时，采用铼粉与其它粉末混合制备，得到的铼合金晶粒度细小、少成分偏析，是其他熔炼方法不能比拟的。近年来，由于我国航空发动机用含铼镍基高温合金的制备技术的突破，还有半导体材料、高端热工材料、石油冶炼的市场需求增加，大大扩展高纯铼的市场应用。传统的高纯铼粉一般采用高纯铼酸铵煅烧还原得到，具体做法是：将铼酸铵研磨破碎，在氢气气氛中煅烧还原得到铼粉，再研磨破碎得到合适粒度与分布的铼粉，使得后期工期比制作反应的时间要长很多。此种方法，还存在一些弊端。第一，铼酸铵球磨耗时耗力且引入杂质；第二，铼粉球磨中也存在容易杂质的可能性，球磨后的铼粉呈偏平状且存在明显的加工硬化，造成粉末松装密度低、压制性能差等问题，严重影响后续压坯成形与加工。用以上方法制备的铼粉粒度一般较粗，并且存在的一次颗粒非常多，颗粒之间以冶金结合形式存在，极大影响粉末的应用性能。一般而言，铼粉在还原过程中主要有三种长大机理：挥发-沉积长大、烧结聚集再结晶长大和氧化还原长大。其中，前两种长大机理占主导机制。挥发-沉积长大机理为：在还原的过程中，铼氧化物挥发与水蒸气结合形成气态水合氧化物，并以气相形式在氢气气氛中被还原，还原后的铼以原子形式沉积到未还原的氧化物或已还原的铼粉颗粒表面，从而使铼粉颗粒长大。烧结聚集再结晶长大机理为：随着还原温度的升高，还原时间的延长，相互接触的铼粉颗粒在高温作用下逐渐扩散，颗粒间形成烧结颈，最终导致铼粉接触变为晶粒界面，形成二次颗粒。在生产中，一般通过调整还原时氢气流量与还原温度以调整铼粉粒度以及解决存在的团聚现象，但是在实际效果不大，因为铼粉粒度还与铼酸铵粉末的状态息息相关。怎么解决铼粉团聚、减小工序流程、提高粉末纯度是本专利技术要解决的问题。本案将从原材料铼酸铵粉末的制备与铼酸铵煅烧还原两大工艺入手，提高铼酸铵粉末的可还原性、降低粉末长大原动力、做到各阶段原材料纯度可控。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种高纯铼粉的制备方法，从原材料铼酸铵粉末的制备与铼酸铵煅烧还原两大工艺入手，提高铼酸铵粉末的可还原性、降低粉末长大原动力、做到各阶段原材料纯度可控。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高纯铼粉的制备方法，包括如下步骤：（A）提纯，将铼酸铵溶液进行提纯，其纯度在99.99%以上；（B）离心雾化，用耐酸碱的化工泵以定量形式将铼酸铵溶液抽送至喷雾干燥塔顶部的离心雾化器，离心雾化器转速介于12000-20000rad/min，收集底部的铼酸铵粉末；（C）将铼酸铵粉末装入高纯刚玉舟皿内，逆向通氢还原获得深褐色二氧化铼粉末；（D）将二氧化铼适当捣弄疏松，再装入舟皿内，逆向通氢还原获得深灰色的铼粉。优选的，铼酸铵溶液的浓度为70-150g/L。优选的，所述步骤B中的离心雾化，转速介于12000-18000rad/min，离心雾化成雾化液，雾化液与塔内高温热空气对流接触，塔内热气流工作温度为250-320℃，优选250-270℃，蒸发结晶得到铼酸铵粉末。优选的，所述步骤（B）中，铼酸铵粉末的平均粒度为2-12um。优选的，所述步骤（C）中，装舟量0.8-1.2kg，推舟速度20-35min/次，还原氢温度控制在350-420℃，氢气流量3-5m³/h。优选的，所述步骤（D）中，装舟量1-1.5kg，推舟速度30-40min/次，氢气流量,5-7m³/h，还原温度720-790℃。本专利技术的有益效果：1、采用离心雾化干燥制备铼酸铵粉末，减少了设备投入，提高劳动生产率，粉末实际收集率可达99%以上。2、运用以上方法干燥可一次得到铼酸铵粉末，铼酸铵粉末不存在团聚现象且疏松，通过调整溶液浓度、雾化盘转速、雾化溶液的流量以达到调节铼酸铵粉末粒度的目的；在还原时，无氧条件下，采用两阶段氢气还原，增加与氢气的接触，有利于水蒸气的排除，为得到细小粒度、更均匀的粉末提供有力条件。3、在整个工艺过程中，与铼的前驱体材料接触的容器、泵、离心雾化盘均为耐腐蚀材料，其中容器和泵采用的材料为聚四氟乙烯，离心雾化盘材料为钛合金、舟皿为高纯刚玉，在很大程度确保所得铼粉的纯度，粉末纯度可达到99.995%以上。4、粉末平均粒度介于0.3-10μm，该方法不但可用于制备超细颗粒粉末，也可制备常规粒度粉末。粉末不存在团聚以及一次颗粒很少，不需要研磨，直接筛分就能得到适合工艺粒度的粉末，且筛上物极小。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。实施例1：将100L铼酸铵溶液进行提纯后，纯度大于99.995%，再适当调节高纯铼酸铵溶液PH值，其中铼酸铵浓度为70g/L；通过泵将铼酸铵溶液抽送至喷雾干燥塔内蒸发结晶，送料速度7kg/h，旋转盘速度18000r/min，塔内热气流工作温度为250℃左右。得到的铼酸铵的平均粒度为2.6um，铼酸铵纯度达到99.998%，粉末收集率达到99%。该方法利用雾化盘采用耐腐蚀的材料制成，而非采用不锈钢，因铼酸铵溶液具有弱碱性，热溶液状态下对不锈钢具有一定的腐蚀性，易引入Fe、Cr、Ni等金属杂质。除此之外，喷雾干燥室、收集罐以及各旋风管道与铼酸铵接触的内壁采用聚四氟乙烯涂层，该涂层耐高温好、与粉末粘附性小，可降低粉末污染性，提高粉末收集率等。以上措施，确保整个干燥过程中铼酸铵的纯度，在源头就控制污染源的出现。将干燥后的铼酸铵粉末无需过筛直接装入高纯刚玉舟皿内，装舟量0.8kg，推舟速度30min/次，氢气流量5m³/h，还原温度350℃，通氢还原得到二氧化铼粉末。由于七氧化二铼挥发性强，必须减短其存在的温度和气氛条件下的时间段。还原过程如下：NH4ReO4(s)=HReO4(s)+NH3(g)2HReO4(s)=Re2O7(s)+H2O(g)Re2O7(s)+3H2(g)=2ReO2(s)+3H2O(g)（注：氢气流量加大时ReO3不会形成）将二氧化铼再装入舟皿内，装舟量1kg，推舟速度30min/次，氢气流量7m³/h，还原温度790℃，通氢还原获得铼粉。还原过程如下：ReO2(s)+2H2(g)=Re(s)+2H2O(g)。得到的铼粉平均粒度为0.5μm，纯度可达99.995%。实施例2在通过提纯后的高纯铼酸铵溶液中加入一定量的铼酸铵结晶颗粒并加热，调节PH至9，其中铼酸铵浓度为150g/L，纯度大于99.999%。通过泵将铼酸铵溶液抽送至喷雾干燥塔内蒸发结晶，送料速度13kg/h，旋转盘速度12000r/min，塔内热气流工作温度为270℃左右。得到的铼酸铵的平均粒度为12um。将干燥后的铼酸铵粉末无需过筛直接装入高纯刚玉舟皿内，装舟量1.2kg，推舟速度35min/次，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯铼粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（A）提纯，将铼酸铵溶液进行提纯，其纯度在99.99%以上；（B）离心雾化，用耐酸碱的化工泵以定量形式将铼酸铵溶液抽送至喷雾干燥塔顶部的离心雾化器，离心雾化器转速介于12000‑20000rad/min，收集底部的铼酸铵粉末；（C）一次还原，将铼酸铵粉末装入高纯刚玉舟皿内，逆向通氢还原获得深褐色二氧化铼粉末；（D）二次还原，将二氧化铼适当捣弄疏松，再装入舟皿内，逆向通氢还原获得深灰色的铼粉。

【技术特征摘要】
1.一种高纯铼粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（A）提纯，将铼酸铵溶液进行提纯，其纯度在99.99%以上；（B）离心雾化，用耐酸碱的化工泵以定量形式将铼酸铵溶液抽送至喷雾干燥塔顶部的离心雾化器，离心雾化器转速介于12000-20000rad/min，收集底部的铼酸铵粉末；（C）一次还原，将铼酸铵粉末装入高纯刚玉舟皿内，逆向通氢还原获得深褐色二氧化铼粉末；（D）二次还原，将二氧化铼适当捣弄疏松，再装入舟皿内，逆向通氢还原获得深灰色的铼粉。2.根据权利要求1所述的一种高纯铼粉的制备方法，其特征在于，铼酸铵溶液的浓度为70-150g/L。3.根据权利要求1所述的一种高纯铼粉的制备方法，其特征在于，所述步骤B中的离心雾化，转速介于12000...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红江，李瑞迪，周霞，邹华，
申请(专利权)人：湖南元极新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43