Способ получения бора Советский патент 1983 года по МПК C01B35/00 

Изобретение относится к металлур гии, а.конкретно к области металлотермических процессов.

Известен магниетермический способ восстановления борного ангидрида, применяемый для получения бора.при котором измельчённый борный ангидрид смешивают с порошкообразным металлическим магнием и проводят восстановление в открытой атмосфере. Образующиеся при восстановлении бораты магния .удаляют из спека кислотным выщелачиванием .

К недостаткам данного способа следует отнести низкое извлечение бора из борного ангидрида,в конечный продукт, вследствие окисления магнид и восстановленного бора кислородом воздуха.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности к достигаемому результату является способ получения бора, включающий магниетермическое восстановление борного ангидрида без доступа воздуха и последующее кислотное выщелачивание спека 2.

К недостаткам данного способа получения бора следует отнести сложность- технологического процесса, .связанную с необходимрс±ью осуществлять его в вакууме или в инертной атмосфере и низкий выход продукта (максимум 85%) .Целью изобретения является повышение выхода продукта и упрощение процесса.

Поставленная цель достигаетря тем, что согласно способу получения бо-, ра, включающему магниетермическое

10 восстановление борного ангидрида и последующее кислотное выцелачивание, при чем магниетермическое восстановление ведут в присутствии углерода в количестве 0,15-2,0 мас.%.

15

.Добавки углерода к смеси борного ангидрида с магнием, приводят к существенному увеличению извлечения бора из борного ангидрида и позволяют проводить процесс восстановления

20 на воздухе, что упрощает процесс.

При содержании углерода в ишхте менее 0,15 мас.% существенного повышения содержания бора в йыаделоченном продукте и извлечении бора в вы25щелоченный продукт не наблюдается. В интервале, концентраций углерода в шихте 0,15-2,0 мас.% происходит . увеличение извлечения бора в конечный продукт до 50%, в этой же облас30ти наблюдается максимум на кривой зависимости содержания бора в выщелоченном продукте. Дальнейшее увели чение содержания: углерода в шихте приводит к снижению содержания бора в продукте, тогда как иэвлчение бора остается неизменным. Найденную закономерность можно объяснить следующим образом. При нагревании на воздухе смеси борного ангидрида, магния и углерода горени последнего начинается при температу ре 550С, образующийся оксид углеро да защищает от окисления кислородо воздуха магний и образующийся в результате восстановления бор. Кроме того, углерод препятствует связыванию бора в бориды магния, чт приводит к уменьшению концентрации магния в выщелоченном продукте. При увеличении содержания углеро да в амхте происходит разбавление к нечного продукта углеродом и концентрация бора в продукте падает. Пример. Смесь 50 г борного ангидрида (содержащего 15,7 г бора) крупностью частиц менее 250 мкм и 25 г порошкообразного металлическо го магния нагревают и атмосфере арго на до , при которой начинается и далее протекает самопроизвольно реакция восстановления. После охлаждения продукт реакции кипятя.т в избытке 20% серной кислоты нерастворимый осадок промывают дистиллированной водой, сушат при 110°С взвешивают и анализируют. Масса осад ка равна 8,25 г. Осадок содержит, мас.%: бора 85, магния 9; кислород - остальное. Извлечение бора в нерастворимьдй осадок, представляющий собой черный бор равный 44,6%. Пример 2. То же количество смеси нагревают на воздухе до продукт реакции подвергают идентичной обработке. Масса осадка 7,76 г, состай мас.%: бор - 84,0; магний 8,11; кислород - остальное. Извлечение бора в черный бор - 41,4%. ПримерЗ. К тому же количест ву аналогичной смеси добавляют 0,1125 г углерода технического (ОД5 углерода от массы смеси) нагрев шихты и обработку продукта реакции проводят, как в примере 2. Масса осадка равна 8,1 г. Осадок содержит мас.%: бора - 85,00, магния - 7,83 углерода - 1,00; кислород - остальное. Извлечение бора в черный бор - 44,0%. Пр и м.е р 4. К тому же количеству аналогичной смеси добавляют 0,71) г сажи .1,0% углерода и массы смеси , Нагрев шихты и обработку продукта проводят идентично примеру 2. Масса осадка равна 8,8 г. Осадок содержит масс.%: бора - 88,38; магния - 5, углерода - 4,6; кислород - остальнсзе. Извлечение бора в продукт - 50%. Пример5. К тому же -количеству аналогичной смеси добавляют 1,5 г углерода технического (2,0% углерода от массы ШИХТЫ). Нагрев шихты и обработку продукта реакции проводят аналогично примеру 2. Масса осадка равна 9,67 г. Осадок содержит, мас.%: бора - 81,о; магния - 2,37; углерод - 11,08; кислород 7 остальное. Извлечение бора- 49,89%, Экономический эффект от внедрения способа образуется за счет отказа от применения вакуума и инертной атмссфе рЫу. упрощения технологического оборудования , повышения производитель ности труда и уменьшения расхода сырья. Формула изобретения Способ получения бора, включающий магнийтермическое восстановление еорного ангидрида и последующее кислстное выщелачивание, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продукта и упрощения процесса, магнийтермическое восстано1 ление ведут в присутствии углерода и количестве 0,15-2,0 мас.%. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Самсонов Г.В. и Перминов В.И. Магниетермия. М., Металлургия, 1971, с.128. 2.Микулинский.А.С. и др. Получение .аморфного бора магниетермичесКИМ методом. Труды УНИХИМа, вып. 5. Л., Госхимиэдат, с. 320.