Способ получения полиборида магния

 

<и927750

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнн

Соцналнстнческнн

Ресяублнк (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 04.06.80 (21) 2937140/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 1 5.05.82. бюллетень,%18

Дата опубликования опксання15.05.82 (53)M. Кл.

С01 В 3504 (ааудзратвенный квинтет

СССР на делан иза4ретеннй н аткрытнй

° (53) УДК661.846. .61 1 (088.8) Т. Е. Керхер, Ю. С. Плышевский, Э. А. Кнышев

А.А. Виноградов и И.Е. Липинский (72) Авторы изобретения

{71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИБОРИДА МАГНИЯ

Изобретение относится к производству полиборида магния и может быть использовано при получении бора аморфного.

Известен магнийтермический способ получения бора, предусматривающий восстановление борного ангидрида или борной кислоты металлическим магнием при

1000-1200 С с последующей кислотной обработкой спека, отделением осадка и вакуумным рафинированием бора при

1900-2000 С fl) Магнийтермическое восстановление— процесс экзотермичный, вследствие чего температура шихты поднимается выше

1200аС и магний частично горит,- образуя оксид магния и не вступая в реакцию с борным ангидридом. Это связано с потерями магния. Сочетание мегалличес кого магния в шихте и высокой температуры обуславливает пожароопасность и взрывоопасность процесса. Получаемый

2 спек отличается высокой твердостью

230-320 кг/см и неоднородностью соотава от стенок тигля к центру.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения полиборида магния, заключающийся в том, что борный ангидрид смешивают с магнием в весовом отношении 1:0,5-0,6

ы ведут восстановление шихты в электровакуумных печах в атмосфере инертного газа при 1000-1200 С в вакууме

600 мм рт. ст. Спек обрабатывают серной или соляной кислотой, осадок отделяют от сульфатов и сушат. Получают поли15 борид магния, содержащий 82-85% бора и 8-12% магния (2»

Недостатком способа является его взрывоопасность и пожароопасность вследствие испарения магния и его самовоспламеняемости. Поэтому для введения процесса используют электровакуумные печи периодического действия, снаб3 92775 женные системой насосов, обеспечиваю пиих надежную герметизацию установки.

Высокая твердость образующегося спека 200-300 кг/см обуславливает необходимость двухстадийного измельчения

его перед выщелачиванием. Сначала спек раскалывают на куски 5-10 см, затем дробят в шековой дробилке до 15-20 мм.

Цель изобретения — предотвращение самовоспламенения шихты, упрощение 10 процесса за счет снижения температуры и исключения вакуума, обеспечение воз.- можности осуществления процесса непре рывно и снижение твердости спека.

Поставленная цель достигается тем, 15 что согласно способу получения полиборида магния, состоящему в восстановлении борного ангидрида или борной кислоты магВием в присутствии измельченного спека при температуре 700-900 С в печах щ открытого типа без вакуума, с последук шей кислотной обработкой, шихту берут в смеси со спеком, содержащим 7,5-12% додекаборида магния, который вводят в количестве 100-500% к массе шихты при размере частиц спека 0,1-0,4 мм.

Добавление спека в количестве

100-500% к массе шихты позволяет снизить температуру процесса до 700900 С и исключает возможность само- щ а воспламенения магния шихты. Измельчение добавляемого спека до 0,1-0,4 мм обеспечивает равномерное перемешивание борко о ангидрида или борной кислоты, магния и опека, что предотвращает расслоение шихты, местные перегревы, возможность испарения и горения магния, и уменьшает потери магния за счет испарения.

Влияние размера частиц добавляемого спека на температуру .шихты .при восстановлении и на потери магния за счет йспарения представлено в табл. 1.

Наличие в добавляемом спеке 7,5-12% додекаборида магния, химически и терми- чески устойчивого соединения, способствует увеличению выхода товарного полиборида магния.

Сравнительные показатели по предлагаемому и известному способам приведены в табл. 2.

Пример 1. 80 г борного ангидрида смешивают с 45 г магния и 125 r спека (размер частиц 0,4 мм), содержащего 7,5% додекаборида магния. Смесь Й о выдерживают в печи при 700-900 С в течение 40 мин. Полученный спек измед чают. Прочность спеха 7,4 кг/см . ПоЯ ловину спека обрабатывают кислотой и получают 13,5 r полиборида магния, содержащего 84,6% бора. Вторую половину спека подают на смешение с борным ангидридом и магнием..

Пример 2. 45,7 г борного ангидрида и 25,7 r магния смешивают с

357 r размолотого до 0,1 мм спека, содержашего 12% додекаборида магния.

Шихту выдерживают при 700-900 С.

Полученный спек измельчают. Прочность спека 2,6 кг/см . 357 r спека возвращают на смешение с шихтой, 72 г спека подают на кислотную обработку. Получают 7,8 г полиборида магния, содержашего

85,7% бора.

Пример 3. Шихта, содержащая борную кислоту, магний и спек в соотношении 1,2:0,4:3,2 поступает через бункер в печь магнийтермическо1о восстановления. Температура в печи 900 С.

На выходе из печи спек, прочность которого 1,5-5,0 кг/см, проходит через

2 вибросито и делится на два потока.

Третья часть опека по желобу спускается в реактор на вышелачивание. Остальной спек транспортером передается на шихтс ванне с борной кислотой и магнием. Пооле выщелачивания спека серной кислотой в каскаде реакторов пульпа поступает на ленточный фильтр, где осадок полиборида магния отделяют от раствора и промывают. Отмытый полиборид магния высушивают и получают продукт, содержащий 84,2-86,5% бора.

Испытания подтверждают возможность ведения магнийтермического восстановления при 700-900 С в печах открытого типа с получением спека пониженной прочности. Испарения магния не наблюдаются.

Изобретение позволяет вести процесс восстановления в ..аппаратах непрерывного действия, без горения шихты, исключив одновременно стадию крупного дробления спека.

Таким образом, эффективность изобретения состоит в упрощении технологического процесса и в улучшении безопасности ведения процесса. Технико-экономическими расчетами установлено, что замена пяти периодических вакуумных печей одной печью непрерывного действия позволяет в три-пять раз повысить производительность (на той же плошади) установки и сэкономить на каждые

100 кг полиборида по 3 кг магния, обеспечив безопасное (без взрыва) ведение процесса.

Табл ица1

Потери магния,. кг на

100 кг полиборида

Расслоение шихты, в верхнем слое больше магния

Менее 0,1

800-1 100

Равномерное смешение

О, 1-0,4

700-900

Расслоение шихты, в верхнем слое больше спека

Более 0,4

800-1 000

Та блица 2

Состав шихты: борный ангидрид магний

0,33

Отсутствует

0,33

1-5 спек (0,1-0,4 Мм) Температура восстановления, С

700-900 . 1000-1 200

Воздух Аргон

Среда

Давление в печи, мм. рт. ст.

7 60 580-610

Не горит Самовоспламеняется

Горение шихты

Периодичес- Периодический или н кий прерывный

Периодичность процесса

Продолжительность одной операции восстановления, ч.

1 8-24

Потери магния при восстановлении (кг на

100 сг полиборида маг ния)

Прочность спека, кг/см Выход товарного полиборида магния (кг на 100 кг спека при содержании додекаборида магния менее 7,5%

7,5-1 20 более 1 2 io

10-11

7-9

10-11

82-85

84-86,4

Содержание бора в продукте, %

Размер спека, мм

Состояние шихты

0,67 0,67

17-20 26-34

1,5-8,0 240-280

Температура, С о

2. Технологический регламент производства бора аморфного. 1973.

7 927760 9

Формула изобретения содержащим 7,5-12% додекаборнд» магния который вводят в количестве 1.00Способ получения полиборида магния, 500% к массе шихты при размере частиц включающий смешение борного ангидрида

0,1-0,4 мм. или борной кислоты с металлическим магнием, восстановительный обжиг шихты

9 и кислотную обработку спека, о т л ич а:ю шийся .тем, что, с целью предотвращения самовоспламенения ших- 1. Самсонов Г. В. Бор, его соединения ты, упрощения процесса за счет снижения, и сплавы. Киев, Изд-во AH УССР, 1960, температуры и исключения вакуума, обес- с. 40-41. печения возможности .осуществления процесса непрерывно и снижения твердости спека, шихту берут в смеси со спеком, Составитепр Т. Керхер

Редактор М. Бандура Техред M.Гыргель Корректор М. Демчик

Заказ 3153/31 Тираж 514 Подписное

ВНИИ11И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филнгьт П1П1 "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4