一種超細鋯粉的生產方法
【專利摘要】一種超細鋯粉的生產方法，以火器海綿鋯和電解鋯為原料鋯進行混合配料并加入到氫化反應器的盛料坩堝內，將原料鋯引燃后進行氫化，得到氫化鋯；將氫化鋯放入裝有球磨介質的球磨罐中，進行球磨使氫化鋯的粒度≤400目；將破碎后的氫化鋯放入真空烘箱烘干，裝入脫氫爐中脫氫，然后放入裝有球磨介質的球磨罐中球磨后，經篩分、洗滌、烘干，得到超細鋯粉。優點是：該方法原料易得，工藝過程穩定，避免了發生自燃和爆炸現象，可以滿足超細鋯粉的技術指標和安全生產要求。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種超細鋯粉的生產方法。 一種超細鋯粉的生產方法
【背景技術】
[0002] 鋯粉具有優異的吸氣性能，廣泛應用于彈藥、煙花和電真空領域。將鋯粉超細化， 可大大提高燃燒速度、起爆靈敏度，而且點火擴散蔓延迅速，穩定可靠。活性鋯含量> 90%， 粒度< 10 μ m的占70%的超細鋯粉可以用作核動力源火工品的點火劑。
[0003] 由于鋯粉具有較大的比表面和比表面能量，與氧迅速發生作用，當鋯粉的平均顆 粒尺寸彡10ym并呈懸浮狀時，則會自燃和爆炸。因此，目前粒度較細的鋯粉主要有熱電 池用鋯粉，它用于火箭、導彈等武器的熱電池的發熱材料，活性鋯含量90%?93%，閃燃點 200°C?280°C，粒度< 6 μ m占30%?40%，其粒度相對超細鋯粉偏粗，無法滿足超細鋯粉的 應用要求。
【發明內容】
[0004] 本發明目的在于提供一種超細鋯粉的生產工藝，該方法原料易得，工藝過程穩定， 避免發生自燃和爆炸現象，可滿足超細鋯粉的技術指標和安全生產要求。
[0005] 本發明的技術方案是： 一種超細鋯粉的生產方法，其具體步驟如下： (1) 以火器海綿鋯和電解鋯為原料鋯進行混合配料并加入到氫化反應器的盛料坩堝 內，將原料鋯引燃后進行氫化，得到氫化鋯； (2) 將氫化鋯放入裝有球磨介質的球磨罐中，所述球磨罐的內層襯底為鋯襯，向球磨罐 內充入去離子水，去離子水加入量高出球磨介質和氫化鋯形成的料面100mm?200mm，將球 磨罐放在滾杠式球磨機上，進行球磨使氫化鋯的粒度< 400目； (3) 將破碎后的氫化鋯放入真空烘箱中在60°C?80°C下烘干24h?32h，裝入脫氫爐 中，氫化鋯裝料量為5kg/爐?8kg/爐，先將溫度升至590°C?600°C保溫25min?30min， 再將溫度升至640°C?650°C保溫50min?60min，然后將溫度升至690°C?700°C保溫 25min?30min，最后將溫度升至740°C?750°C保溫25min?30min，繼續升溫至780°C? 900°C，直至爐內真空度達到4Pa后，關閉加熱電源，水淋降溫，降溫4h?5h后出爐； (4) 將脫氫后的脫氫鋯粉放入裝有球磨介質的球磨罐中，所述球磨罐的內層襯底為鋯 襯，每個球磨罐脫氫鋯粉的加入量為5. Okg?8. Okg，球磨介質的加入量為5. 0 kg?6. Okg， 向球磨罐內充入去離子水，去離子水加入量高出球磨介質和脫氫鋯粉形成的料面100mm? 200mm，將球磨罐放在滾杠式球磨機上，進行球磨，在900r/min?980r/min轉數下，球磨時 間為10h?14h ; (5) 將脫氫球磨后的脫氫鋯粉過400目篩，篩下物用80°C?100°C的去離子水洗滌4 次?5次，放入真空烘箱中在60°C?80°C下烘干24h?32h，得到超細鋯粉。
[0006] 步驟（1)進行混合配料時，所述海綿鋯和電解鋯每次配料總質量為10kg?16kg， 其中，火器海綿鋯質量為8kg?12kg，電解鋯粉質量為2kg?4kg。
[0007] 氫化時，首先抽真空至氫化反應器內真空度< 10Pa，通入高純氫氣，將電阻絲通 電，電流控制在10A?20A，將加熱至300°C?400°C引燃火器海綿鋯和電解鋯的混合料，停 止通電，保溫2h?2. 5h對原料鋯進行氫化，在整個氫化過程中保持氫化反應器為常壓。
[0008] 步驟（2)中所述氫化球磨罐的型號為Φ247 mm X355mm，球磨介質為瑪瑙球，每罐 氫化锫的加入量為4. Okg?5. 5kg，瑪瑙球的加入量4. 2kg?5. Okg，在900r/min?980r/ min轉數下，球磨時間為60h?120h。
[0009] 步驟（4)中所述球磨罐的型號為Φ280 mm X335mm，球磨介質是瑪瑙球。
[0010] 步驟（1)中所述火器海綿鋯和電解鋯總加料量占盛料坩堝總容積的2/3。
[0011] 本發明的有益效果： 以火器海綿鋯和電解鋯為原料，原料易得，有效保證產品的指標；通過各生產工序工藝 參數的嚴格控制，避免發生自燃和爆炸現象，使整個工藝過程更加穩定；采用梯度式溫度脫 氫，可以有效控制爐內真空度，防止真空度過高造成的物料氧化，并且使脫氫更加徹底、穩 定；產品中粒度< 10 μ m的鋯粉占81%以上，可以滿足超細鋯粉的技術指標和應用要求。
【具體實施方式】
[0012] 實施例1 (1)將l〇kg海綿鋯(總鋯含量大于99. 4%)和2kg電解鋯粉(總鋯含量大于99%)裝入氫 化反應器的盛料坩堝中(加料量占盛料坩堝總容積的2/3)，抽高真空，當真空度< 10Pa時， 關閉真空系統閥門，通入高純氫氣，電阻絲通電，電流控制10A，將加熱至300°C引燃火器海 綿鋯和電解鋯的混合料，停止通電，保溫2. 5h對原料鋯進行氫化，在整個氫化過程中保持 氫化反應器為常壓，得到氫化鋯； (2 )將4. Okg氫化鋯放入裝有4. 2kg瑪瑙球的球磨罐內，球磨罐的型號為Φ 247 mmX 355mm、內層襯底為鋯襯，向球磨罐內充入去離子水，去離子水加入量高出球磨介質和 氫化锫形成的料面100mm，將球磨罐放在滾杠式球磨機上，在900r/min轉數下球磨120h，使 氫化鋯的粒度< 400目； (3) 將破碎后的氫化鋯放入真空烘箱中在60°C下烘干32h，裝入脫氫爐中，氫化鋯裝料 量為5kg/爐，先將溫度升至590°C保溫30min，再將溫度升至640°C保溫60min，然后將溫度 升至690°C保溫30min，最后將溫度升至740°C保溫30min，繼續升溫至780°C，爐內真空度達 到4Pa后，關閉加熱電源，水淋降溫，降溫5h后出爐； (4) 將脫氫后的5. Okg脫氫鋯粉放入裝有5. 0 kg瑪瑙球的球磨罐中，所述球磨罐的型 號為Φ280 mm X335mm、內層襯底為鋯襯，向球磨罐內充入去離子水，去離子水加入量高出 球磨介質和脫氫锫粉形成的料面100mm，將球磨罐放在滾杠式球磨機上，在900r/min轉數 下球磨14h ; (5) 將脫氫球磨后的脫氫鋯粉過400目篩，篩下物用80°C?100°C的去離子水洗滌 4次，放入真空烘箱中在60°C下烘干32h，得到超細鋯粉。。經檢測，超細鋯粉中活鋯含量 90. 8%，粒度< 10 μ 占 81%。
[0013] 實施例2 (1)將8kg海綿鋯(總鋯含量大于99. 4%)和2kg電解鋯粉(總鋯含量大于99%)裝入氫 化反應器的盛料坩堝中(加料量占盛料坩堝總容積的2/3)，抽高真空，當真空度< lOPa時， 關閉真空系統閥門，通入高純氫氣，電阻絲通電，電流控制20A，將加熱至400°C引燃火器海 綿鋯和電解鋯的混合料，停止通電，保溫2h對原料鋯進行氫化，在整個氫化過程中保持氫 化反應器為常壓，得到氫化鋯； (2) 將5. 5kg氫化鋯放入裝有5. Okg瑪瑙球的球磨罐內，球磨罐的型號為Φ247 mm X 355mm、內層襯底為鋯襯，向球磨罐內充入去離子水，去離子水加入量高出球磨介質和氫 化锫形成的料面200mm，將球磨罐放在滾杠式球磨機上，在980r/min轉數下球磨60h，使氫 化鋯的粒度< 400目； (3) 將破碎后的氫化鋯放入真空烘箱中在80°C下烘干24h，裝入脫氫爐中，氫化鋯裝料 量為8kg/爐，先將溫度升至600°C保溫25min，再將溫度升至650°C保溫50min，然后將溫度 升至700°C保溫25min，最后將溫度升至750°C保溫25min，繼續升溫至900°C，直至爐內真空 度達到4Pa后，關閉加熱電源，水淋降溫，降溫4h后出爐； (4) 將脫氫后的8. 0kg脫氫鋯粉放入裝有6. 0kg瑪瑙球的球磨罐中，所述球磨罐的型號 為Φ280 mmX335mm、內層襯底為鋯襯，向球磨罐內充入去離子水，去離子水加入量高出球 磨介質和脫氫锫粉形成的料面200mm，將球磨罐放在滾杠式球磨機上，在980r/min轉數下 球磨10h ; (5) 將脫氫球磨后的脫氫鋯粉過400目篩，篩下物用80°C?100°C的去離子水洗滌 5次，放入真空烘箱中在80°C下烘干24h，得到超細鋯粉。經檢測，超細鋯粉中活鋯含量 87. 6%，粒度<10 μ 占 92%。
[0014] 實施例3 (1)將12kg海綿鋯(總鋯含量大于99. 4%)和4kg電解鋯粉(總鋯含量大于99%)裝入氫 化反應器的盛料坩堝中(加料量占盛料坩堝總容積的2/3)，抽高真空，當真空度< 10Pa時， 關閉真空系統閥門，通入高純氫氣，電阻絲通電，電流控制15A，將加熱至360°C引燃火器海 綿鋯和電解鋯的混合料，停止通電，保溫2. 2h對原料鋯進行氫化，在整個氫化過程中保持 氫化反應器為常壓，得到氫化鋯； (2 )將5. 0kg氫化鋯放入裝有4. 5kg瑪瑙球的球磨罐內，球磨罐的型號為Φ 247 mmX 355mm、內層襯底為鋯襯，向球磨罐內充入去離子水，去離子水加入量高出球磨介質和 氫化锫形成的料面150mm，將球磨罐放在滾杠式球磨機上，在940r/min轉數下球磨100h，使 氫化鋯的粒度< 400目； (3) 將破碎后的氫化鋯放入真空烘箱中在70°C下烘干28h，裝入脫氫爐中，氫化鋯裝料 量為7kg/爐，先將溫度升至592°C保溫28min，再將溫度升至645°C保溫55min，然后將溫度 升至692°C保溫28min，最后將溫度升至745°C保溫28min，繼續升溫至790°C，直至爐內真空 度達到4Pa后，關閉加熱電源，水淋降溫，降溫4. 5h后出爐； (4) 將脫氫后的6. 0kg脫氫鋯粉放入裝有5. 5kg瑪瑙球的球磨罐中，所述球磨罐的型號 為Φ280 mmX335mm、內層襯底為鋯襯，向球磨罐內充入去離子水，去離子水加入量高出球 磨介質和脫氫锫粉形成的料面150mm，將球磨罐放在滾杠式球磨機上，在950r/min轉數下 球磨12h ; (5) 將脫氫球磨后的脫氫鋯粉過400目篩，篩下物用80°C?100°C的去離子水洗滌 5次，放入真空烘箱中在70°C下烘干30h，得到超細鋯粉。經檢測，超細鋯粉中活鋯含量
【權利要求】
1. 一種超細鋯粉的生產方法，其特征是：具體步驟如下： (1) 以火器海綿鋯和電解鋯為原料鋯進行混合配料并加入到氫化反應器的盛料坩堝 內，將原料鋯引燃后進行氫化，得到氫化鋯； (2) 將氫化鋯放入裝有球磨介質的球磨罐中，所述球磨罐的內層襯底為鋯襯，向球磨罐 內充入去離子水，去離子水加入量高出球磨介質和氫化鋯形成的料面100mm?200mm，將球 磨罐放在滾杠式球磨機上，進行球磨使氫化鋯的粒度< 400目； (3) 將破碎后的氫化鋯放入真空烘箱中在60°C?80°C下烘干24h?32h，裝入脫氫爐 中，氫化鋯裝料量為5kg/爐?8kg/爐，先將溫度升至590°C?600°C保溫25min?30min， 再將溫度升至640°C?650°C保溫50min?60min，然后將溫度升至690°C?700°C保溫 25min?30min，最后將溫度升至740°C?750°C保溫25min?30min，繼續升溫至780°C? 900°C，直至爐內真空度達到4Pa后，關閉加熱電源，水淋降溫，降溫4h?5h后出爐； (4) 將脫氫后的脫氫鋯粉放入裝有球磨介質的球磨罐中，所述球磨罐的內層襯底為鋯 襯，每個球磨罐脫氫鋯粉的加入量為5. 0kg?8. 0kg，球磨介質的加入量為5. 0 kg?6. 0kg， 向球磨罐內充入去離子水，去離子水加入量高出球磨介質和脫氫鋯粉形成的料面100mm? 200mm，將球磨罐放在滾杠式球磨機上，進行球磨，在900r/min?980r/min轉數下，球磨時 間為10h?14h ; (5) 將脫氫球磨后的脫氫鋯粉過400目篩，篩下物用80°C?100°C的去離子水洗滌4 次?5次，放入真空烘箱中在60°C?80°C下烘干24h?32h，得到超細鋯粉。
2. 根據權利要求1所述的超細鋯粉的生產方法，其特征是：步驟（1)進行混合配料 時，所述海綿鋯和電解鋯每次配料總質量為l〇kg?16kg，其中，火器海綿鋯質量為8kg? 12kg，電解鋯粉質量為2kg?4kg。
3. 根據權利要求1所述的超細鋯粉的生產方法，其特征是：氫化時，首先抽真空至氫 化反應器內真空度< l〇Pa，通入高純氫氣，將電阻絲通電，電流控制在10A?20A，加熱至 300°C?400°C引燃火器海綿鋯和電解鋯的混合料，停止通電，保溫2h?2. 5h對原料鋯進行 氫化，在整個氫化過程中保持氫化反應器為常壓。
4. 根據權利要求1所述的超細鋯粉的生產方法，其特征是：步驟（2)中所述氫化球磨罐 的型號為φ247 mm X 355mm，球磨介質為瑪瑙球，每罐氫化锫的加入量為4. 0kg?5. 5kg， 瑪墻球的加入量4. 2kg?5. 0kg，在900r/min?980r/min轉數下，球磨時間為60h?120h。
5. 根據權利要求1所述的超細鋯粉的生產方法，其特征是：步驟（4)中所述球磨罐的型 號為Φ280 mm X335mm，球磨介質是瑪瑙球。
6. 根據權利要求1所述的超細鋯粉的生產方法，其特征是：步驟（1)中所述火器海綿鋯 和電解鋯總加料量占盛料坩堝總容積的2/3。
【文檔編號】B22F9/00GK104107917SQ201410342222
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】齊牧, 崔傳海, 李廣明, 劉飛, 李 杰, 孫秀煥, 王敏, 張緒東 申請人:中信錦州金屬股份有限公司