[发明专利]一种液相还原制备金属铼的方法

说明书

本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种液相还原制备金属铼的方法。所述方法包括以下步骤：1)前驱体液的配制：将铼前驱体溶于水中配制为溶液，加入聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙二醇，加入碱液调节溶液pH值，得到前驱体液；2)配制还原液：将还原剂溶于水中，配制为还原液；3)还原反应：将配制好的还原液通过漏斗缓慢滴加到前驱体液中，待完全加入后恒温静置，恒温静置反应完成后过滤得到金属铼粉末。本发明制备流程简洁高效，易于推广和使用；金属铼粉末的得率高，原材料浪费较少；制备在中低温中进行，更加安全，部分物料可进行回收再利用。

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种液相还原制备金属铼的方法。

背景技术

铼及铼合金因其高熔点、高强度、良好的塑性以及优异的机械稳定性等特殊性能，已成为航空航天工业不可或缺的材料。单晶高温合金的铼含量是航空发动机材料的“代际标识”，如第四代单晶高温合金叶片的铼含量达4.5～6％，因此可以认为金属铼是缓解中国“动力心脏病”的一味对症之药。

然而，铼作为一种极其重要的战略金属，在地壳中的含量极为稀少。尤其是，世界最大的铼生产商——美国钼金属公司将智利、墨西哥和哈萨克斯坦等国的大部分铼以长期合同的形式垄断性地加以占有，通过美国本土保留生产技术，将所有本土产品和相当一部分进口产品都加以储备，致使金属铼价格昂贵。

我国对铼的提取研究起步较晚。目前仅从钼冶炼烟灰和铜冶炼烟气净化污酸中回收提取铼酸铵。工业上主要采取高温氢还原法制备金属铼，工艺过程存在高温、能耗大、效率低等问题，因而金属铼的生产企业极少。近年来国际市场铼酸铵已出现滞销现象致使价格开始下降，但金属铼的价格一直居高不下。因此，研究开发高效、低能耗的金属铼制备技术，对推动我国铼工业乃至航空航天工业发展极为重要。

由于金属铼属于难熔金属，其后续加工一般以粉末冶金方法进行，因此制备金属铼粉末是生产铼合金的基础。目前，一般以铼酸铵为原料经过多次高温氢还原来生产粉末金属铼。但是因为铼氧化物的挥发性，其制备工艺过程较为复杂。

中国专利局于2017年3月15日公开了一种制备金属铼的方法的发明专利申请，申请公告号为CN106498194A。该方法以高铼酸铵为原料通过两步法制备高纯金属铼粉，第一步采用超声辅助结晶和真空干燥制备高纯超细高铼酸铵，第二步通过氢还原法将高铼酸铵还原成高纯金属铼粉。该发明对原料适应性强，提高了原料利用率，通过超声结晶-氢还原联合工艺可制备得到高纯金属铼粉。然而该发明同样采用了高温氢还原过程，仍然存在工艺过程能耗高、效率低等问题，且在高温氢还原的过程中存在氧化物挥发的情况，造成产率下降。

中国专利局还于2004年11月17日公开了一种高纯铼粉的制备方法的发明专利申请，授权公告号为CN1175951C。其采用高纯铼酸铵溶液加热浓缩成过饱和状态，再冷却至室温，在冷却过程中不断搅拌，经过滤、干燥制成铼酸铵粉，将其在氢气中于(400～600)℃还原成高纯铼粉。该发明不需研磨和筛分工序且在氢气还原过程中采用了较低的还原温度，可降低铼粉中杂质元素的含量，可达到航天、电子等工业对铼粉纯度的要求。虽然该方法在能耗上相较普通氢气热还原较低，但仍存在氢还原的过程中存在氧化物挥发的情况，造成产率下降。

中国专利局还于2019年2月19日公开了一种水热氢液相还原制备金属铼的方法的发明专利申请，申请公开号为CN109351985A。其制备步骤包括：1)配制前驱体溶液，并浓缩至其形成过饱和状态；2)对过饱和前驱体溶液中进行诱导调控自组装，控制该过程中聚合物种类、反应温度、反应时长和摩尔比等条件，制备得中间体；3)对中间体直接进行水热氢还原，得到纳米铼粉浆料；4)对纳米铼粉浆料进行陈化、分离和干燥处理，并脱除聚合物，得到金属铼。该技术方案能够实现较低能耗地制备金属铼粉末，但其仍存在过程较为繁琐，整体制备流程较长、制备效率较低的问题，并且在该技术方案中水热氢还原过程存在一定安全隐患。

发明内容