[发明专利]一种无含硫气体排放的低成本制备硅化钼的方法

说明书

本发明公开了一种无含硫气体排放的低成本制备硅化钼的方法，直接使用以MoS₂为主要成分的物质，如钼精矿为钼源，以Si为主要成分的物质作为还原剂，石灰作为固硫剂，在高温惰性气氛条件下一步制备出硅化钼。反应过程中，MoS₂中的S全被被脱硫剂石灰捕获并以CaS的形式存在外部脱硫层中，通过简单的剥离操作即可分离脱硫层与内部硅化钼(MoSi₂、Mo₅Si₃或Mo₃Si)。本发明可以直接使用钼精矿为钼源，避免了钼精矿的焙烧过程，极大缩短了钼源生产流程；本发明使用石灰作为脱硫剂，能够避免使用钼精矿为钼源时其中的硫元素以含硫气体的形式排放到大气中，反应完成后脱硫层与内层产物可简单破碎分离，适合规模化工业生产。

技术领域

本发明属于材料制备领域，公开了一种硅化钼材料的制备的方法。

背景技术

硅和钼在不同条件下可以生成Mo₃Si、Mo₅Si₃和MoSi₂三种金属间化合物，目前只有MoSi₂有着广泛的应用。MoSi₂具备高温条件下的抗氧化性能，主要用作于工业炉的发热元件和高温结构材料。相较于MoSi₂，Mo₅Si₃和Mo₃Si具有更高的熔点和更好的抗高温蠕变性能，但高温抗氧化性较差。此外，Mo₃Si具有三种化合物中最高的Mo含量(约91％)，Mo₅Si₃的Mo含量为79.7％，二者的钼含量高于常规钼添加剂钼铁中的Mo含量，因此有希望作为钼添加剂用于冶炼含钼钢。此外，Mo₃Si、Mo₅Si₃和MoSi₂被用作钛合金表面涂层材料以增强其的耐腐蚀性能。

自1906年硅化钼被发现以来，包括粉末冶金还原法、自蔓延高温合成法、机械合金化法、低真空等离子沉积和喷涂法、固态转移反应法和热弥散法等众多工艺被应用于制备硅化钼。以上方法所使用的钼源包括高纯MoO₃、钼粉和碳化钼，这三种原料都是通过氧化钼焙烧钼精矿、氨水浸出、钼酸铵热解等一系列步骤制备的，过长的生产流程导致原料成本较高，此外，在钼精矿的焙烧环节会产生大量不可回收的低浓度SO₂气体。为了避免硅化钼制备过程中使用以上三种原料作为钼源，有专利和文章提出直接使用MoS₂作为钼源，使用Si粉作为还原剂制备MoSi₂，但是所制备的产物中除了有MoSi₂，还有SiS和SiS₂气体。SiS和SiS₂气体难以被收集，并且排放到空气中后会发生水解反应生成H₂S气体，造成对环境的污染，因此很难被应用于工业化制备MoSi₂。

发明内容

本发明的目的是解决目前硅化钼生产过程中使用的Mo、MoO₃或Mo₂C的制备所造成的低浓度含硫气体的排放问题，提供一种原料广泛、无含硫气体排放、工艺简单、适合大规模工艺生产的制备硅化钼的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

使用钼精矿或以MoS₂为主要成分的物质作为钼源，使用以Si为主要成分的物质作为还原剂，使用石灰作为脱硫剂。将钼源与还原剂按照一定比例混合均匀并压制成型作为内层样品，随后在内层样品的外部覆盖一层一定量的还原剂，在反应温度区间为1100-1600℃的惰性气氛下反应一定时间。当样品冷却至室温后剥离外部脱硫层即可获得目标产物硅化钼。

本发明提供的一种无含硫气体排放的低成本制备硅化钼的方法，具体包括以下步骤：