LaB6的制备方法技术

LaB6的制备方法，采用全湿法流程及闭路循环，即以镁粉、氧化镧粉和氧化硼粉为原料，选取合适的成分配比，经球磨充分混合后压制成坯，在保护性气氛下于燃烧合成反应釜内反应生成含LaB6块体物料，经机械粉碎及研磨成粉末后，进行湿法冶金，即经过盐酸浸出反应使其中杂质进入液相，而LaB6粉以固相形式存在，利用抽滤装置进行固液分离，得到LaB6粉体，干燥箱内低温干燥得到终产品；该工艺适于工业化生产高纯度LaB6粉体。

【技术实现步骤摘要】
LaB6的制备方法
本专利技术涉及稀土六硼化物LaB6的制备技术。
技术介绍
LaB6属于一类耐火、非氧化物型类金属化合物，其典型特征是高熔点(2500°C，)、高强度、良好的化学稳定性以及其他一些特殊的性质，如低的电子功函数(2.74eV)、稳定的电阻率、在一定温度范围膨胀系数低、亮度高、寿命长、高温下挥发性低、电子单色和较高的中子吸收能力等。这些优异的性质使得六硼化物具有很广泛的应用，如高能光学系统、高分辨率探测器的传感器、电阻涂层和热电子材料等。目前制备LaB6方法一般有碳热硼化还原法，该方法引入了碳化硼作为反应原料，产品中碳含量很难控制，且由于碳化硼硬度高，粒度大，很容易产生混料不均匀现象，使产品化学成分发生偏离；元素合成法，采用高纯硼粉和金属镧作为原料，得到高纯的产品，此方法合成纯度高，工艺容易控制，但两种原料价格昂贵，使其成本很高，只适用于实验研究；还有一些其他方法，如熔融盐电解法、金属热还原法等，均需要消耗大量能源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种LaB6的制备方法。LaB6的制备方法，其步骤为:(1)按质量百分比计，按La2O3:24.5 ~25.9%, B2O3:31.4 ~33.3%, Mg:40.7 ~44.1.%称取反应物粉末； (2)将反应物料球磨混合8~16小时，然后混合均匀的物料于模具中20~50MPa的压力下压实成饼状坯； (3)在饼状坯的表面放引燃剂，置于燃烧合成反应釜内铜坩埚中，室温下用0.5Mpa氩气排除燃烧合成釜内的空气，至釜内温度升至200°C时再次排气，再通入I~6MPa的氩气继续升高温度，达到260°C~280°C时引燃剂反应并释放出大量的热，从而引发反应物料间的反应，反应在数十秒内完成，产物在氩气保护下随炉冷却至室温，制得含LaB6块体产物； (4)将制备的块体产物经破碎机粉碎为粉体后，再用8~11.6mol/L盐酸浸出，浸出过程持续3天，每天用玻璃棒搅拌3~5次；目标产物经抽滤装置与杂质分离，经蒸馏水洗涤至中性，50°C干燥24小时，得到LaB6粉体。本专利技术的有益效果是:(1)成本低。反应原料为低成本镁粉、氧化硼和氧化镧粉末；燃烧合成反应时间短，且充分利用放热反应自身热量，反应开始后即不再需要外热源；后续处理简单，缩短了工艺流程，简化了生产设备，降低了成本。(2)产率高。本方法采用燃烧合成反应釜制备LaB6粉体，釜体容积为40L，反应物料总量可在2公斤以上，每炉次可合成LaB6粉体质量在I公斤以上。【具体实施方式】本专利技术的反应物原料为La2O3 (分析纯，≥99.9wt.%)，B2O3 (分析纯，≥98wt.%)和Mg (分析纯，≥98.5wt.%)，合成反应按照化学反应式(I)进行，浸出反应按照化学反应式(2)进行。本方法考虑到反应物Mg熔点低、在燃烧合成高温条件下易挥发而损失，在配料中适当增加其配比含量，拟补其损失，以提高产物转化率。本专利技术的步骤为: 1.按照化学反应式(I)配料，按质量分数计，原料成分为La2O3:24.5~25.9%，B2O3:31.4~33.3%，Mg:40.7~44.1%。利用电子天平准确称量此三种反应物粉末； 2.反应物粉末均用QM-1SP4行星式球磨机混合8~16h，转数为120~180r/min，球料质量比为1:2~1:1 ; 3.球磨后混合好的反应物料在Y32-100t液压机上于20~50MPa压力下，在模具中压制成直径为80mm、高度约15~20mm饼状坯； 4.把饼状坯放入燃烧合成反应釜内，充入0.5Mpa氩气，保持IOmin后排出，以除去釜内空气；反应釜预热至200°C时放出釜内生成的气体，然后再充入I~6Mpa氩气，继续升温至体系发生自蔓延反应；反应釜冷却至室温，得到含有目标产物的块体产物； 5.脆性的块体产物在Y32-100t液压机上压碎，再于破碎机内研磨成为粉末；粉末产物用8~11.6mol/L的盐酸，按反应式⑵浸出，为了保证充分出去杂质，盐酸过量10~50% ;浸出反应于烧杯内进行，每天用玻璃棒搅拌3~5次，持续7~9天；然后用抽滤装置过滤浸出产物，用蒸馏水将得到目标产物洗涤至中性，产物在干燥箱中于50°C真空干燥24小时即得LaB6粉体。La203+6B203+ 2 IMg = 2LaB6 + 21Mg0,(I) Mg0+2HC1= MgCl2+H20,(2) 通过电子探针、原子吸收方法测得本专利技术制备的LaB6纯度达99%以上，激光粒度分析仪测得本专利技术制备的LaB6颗粒平均尺寸为1.5~6.5 μ m。实施例1: 按质量分数计，原料成分为La2O3: 25.9%，B2O3: 33.3%，Mg:40.8%，称取相应的组分，将称量好的粉末置于不锈钢球磨罐中，球料质量比1:1，在QM-1SP4行星式球磨机上混合，转数为150r/min，球磨时间为8h ;球磨混合后物料压制成直径80mm、高度20mm饼状坯，压样压力为30MPa.把饼状坯放入燃烧合成反应釜内，充入0.5MPa氩气，保持IOmin后放出气体，以排除釜内空气，加热至200°C再次排出釜内的气体，然后充入2MPa氩气，继续升温直至260°C~280°C，引燃剂引发体系发生自蔓延反应，得到的块体产物在釜内冷却至室温；块体产物经破碎机研磨成粉末后，按反应式(2)浸出，浸出剂为9.6mol/L的盐酸，盐酸过量30%以保证充分去除杂质，静置7天，每天用玻璃棒搅拌3次；用抽滤装置过滤浸出产物，而后用蒸馏水洗涤5次至中性，50°C干燥24h即得LaB6微粉。纯度为99.6wt.%，平均颗粒尺寸为4.2 μ m。实施例2: 按质量分数计，原料成分为La2O3:25.5%，B2O3:32.9%，Mg:41.6%，称取相应的组分，将称量好的粉末置于不锈钢球磨罐中，球料质量比1:2，在QM-1SP4行星球磨机上球磨,转数为150r/min，球磨时间为10h。球磨后物料压制成直径80mm、高度20mm饼状坯，压样压力为50MPa.把饼状坯放入燃烧合成反应釜内，充入0.5MPa氩气，保持IOmin后放出气体，以排除釜内空气，加热直200°C再次排出釜内的气体，然后充入4MPa氩气，继续升温直至260°C~280°C，引燃剂引发体系发生自蔓延反应，得到的块体产物在釜内冷却至室温；块体产物经破碎机研磨成粉末后，按反应式(2)浸出，浸出剂为9.6mol/L的盐酸，盐酸过量50%以保证充分去除杂质，静置9天，每天用玻璃棒搅拌5次；用抽滤装置过滤浸出产物，而后用蒸馏水洗涤5次至中性，50°C干燥24h即得LaB6粉体。纯度为99.8wt.%，平均颗粒尺寸为1.6 μ m。 实施例3: 按质量分数计，原料成分为La2O3:24.98%, B2O3:32%,Mg:43.02%，称取相应的组分，将称量好的粉末置于不锈钢球磨罐中，球料质量比1:1.5,在QM-1SP4行星球磨机上球磨,转数为150r/min，球磨时间为12h。球磨后物料压制成直径约80mm、高度约20mm饼状压坯，压样压力为40MPa.把饼状坯放入燃烧合成反应釜内，充入0.5MPa氩气，保持IOmin后放出气体，以排除釜内空气，加热直200°C再次排出釜内的气体，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
LaB6的制备方法,其步骤为：（1）按质量百分比计，按La2O3：24.5～25.9%，B2O3：31.4～33.3%，Mg：40.7～44.1.%称取反应物粉末；（2）将反应物料球磨混合8～16小时，然后混合均匀的物料于模具中20～50MPa的压力下压实成饼状坯；（3）在饼状坯的表面放引燃剂，置于燃烧合成反应釜内铜坩埚中，室温下用0.5Mpa氩气排除燃烧合成釜内的空气，至釜内温度升至200℃时再次排气，再通入1～6MPa的氩气继续升高温度，达到260℃～280℃时引燃剂反应并释放出大量的热，从而引发反应物料间的反应，反应在数十秒内完成，产物在氩气保护下随炉冷却至室温，制得含LaB6块体产物；(4)将制备的块体产物经破碎机粉碎为粉体后，再用8～11.6mol/L盐酸浸出，浸出过程持续3天，每天用玻璃棒搅拌3～5次；目标产物经抽滤装置与杂质分离，经蒸馏水洗涤至中性，50℃干燥24小时，得到LaB6粉体。

【技术特征摘要】
1.LaB6的制备方法，其步骤为:(1)按质量百分比计，按La2O3:24.5 ~25.9%, B2O3:31.4 ~33.3%, Mg:40.7 ~44.1.%称取反应物粉末； (2)将反应物料球磨混合8~16小时，然后混合均匀的物料于模具中20~50MPa的压力下压实成饼状坯； (3)在饼状坯的表面放引燃剂，置于燃烧合成反应釜内铜坩埚中，室温下用0.5Mpa氩气排除燃烧合成釜内的空气，至釜内温度升至200°C时再...

【专利技术属性】
技术研发人员：喇培清，韩少博，卢学峰，魏玉鹏，欧玉静，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：