Способ получения борсодержащего материала на основе боридов магния

 

Изобретение относится к получению борсодержащего материала на основе боридов магния который может быть использован как исходный продуккт для извлечения элементарного бора. Шихту из оксида бора (50 62 мас.) и магния подвергают термообработке в режиме горения под давлением инертного газа 0,05 0,9 МПа, при этом компоненты шихты размещают в оболочке из бумаги, которая плотно прилегает к внутренним стенкам реактора. Изобретение позволяет повысить содержание общего бора в целевом продукте с 86% до 88 91% а свободного бора с 1,0 1,5% до 3,7 6,5% 1 табл.

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к получению борсодержащего материала на основе боридов магния, который может быть использован для изготовления керамических элементов электротехнического назначения, а также как исходный продукт для извлечения элементарного бора.

Известен способ получения борсодержащего материала на основе боридов магния, включающий смешение порошков карбида бора и магния, термообработку приготовленной смеси при 800-1500^оС в ат мосфере водорода [1] Целевой продукт представляет собой материал, содержащий в основном диборид магния при полном отсутствии свободного бора.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения борсодержащего материала на основе боридов магния, включающий смешение порошков оксида бора (трехкратный избыток) и магния, термообработку приготовленной смеси в инертной атмосфере в герметичном реакторе [2] Способ позволяет получать конечный материал, содержащий только примесь элементарного бора при общем содержании бора до 86% Целью изобретения является повышение содержания элементарного бора в целевом продукте, а также повышение общего содержания бора в нем.

Это достигается тем, что способ получения борсодержащего материала на основе боридов магния включает смешение 50-62 мас. оксида бора и магния и термообработку приготовленной смеси в замкнутом реакторе в режиме горения под давлением инертного газа 0,05-0,9 МПа, при этом смесь в реакторе помещают в оболочку из бумаги, вплотную прилегающую к внутренней поверхности реактора.

П р и м е р 1. Готовят шихту, состоящую из порошка оксида бора с размером частиц менее 250 мкм 1240 г (62 мас.) и порошка магния МПФ-1, МПФ-2 или ПМФ-3 с размером частиц менее 310 мкм 760 г (38 мас.) Перемешивают компоненты в шаровой мельнице или в любых других смесителях.

Готовую шихту загружают в бумажную оболочку, помещенную вплотную к внутренним стенкам реактора СВС-20. Процесс проводят в среде инертного газа аргона при давлении 0,1 МПа. Инициирование горения производится с помощью нагретой вольфрамовой спирали, создающей температуру, достаточную для интенсивного взаимодействия исходных компонентов в тонком слое шихты и в дальнейшем процесс взаимодействия происходит в самораспространяющемся режиме горения за счет тепла, выделяющегося в реакции.

Через несколько минут (25-30) после прохождения фронта горения по всему объему шихты, продукт горения, который состоит из боридов магния, свободного элементарного бора и побочного продукта оксида магния, извлекается из реактора.

После обогащения продукт "термобор" содержит 88% бора общего, в том числе 3,7% элементарного бора в свободном виде.

В таблице приведена зависимость содержания элементарного и общего бора в продукте от количества оксида бора в шихте и давления инертного газа.

Влияние оболочки из бумаги и плотности ее прилегания к стенкам реактора на выход бора объясняется регулированием теплоотвода от стенок реактора. Температура изотермической реакции между В₂О₃ и Mg, которая может составлять 1800-2000^оС, способствует более полному протеканию процесса во всем объеме шихты, а не только по центру, как это будет в отсутствии оболочки. В качестве оболочки могут быть использованы все виды бумаги от технической до картона. Использование оболочек из других материалов, таких как асбест, приводит к нарушению баланса теплоотвода, к резкому возрастанию температуры в объеме, выбросу продуктов реакции и снижению бора в "термоборе".

Предлагаемое изобретение позволяет повысить содержание элементарного бора в продукте до 3,7-6,5 мас. повысить общее содержание бора в продукте до 88-91%

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ БОРИДОВ МАГНИЯ, включающий смешение оксида бора и магния и термообработку смеси в реакторе в режиме горения под давлением инертного газа с последующим выделением продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания элементарного бора в продукте, а также повышения общего содержания бора в нем, смесь в реакторе помещают в оболочку из бумаги, вплотную прилегающую к внутренней поверхности реактора, при этом оксид бора берут в количестве 50-62 мас. и процесс проводят под давлением инертного газа 0,05-0,9 МПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1