一种超细硼化铁的制备方法
技术领域
本发明涉及一种超细硼化铁的制备方法，属于粉末制备技术领域。
背景技术
硼化铁(Iron boride)是铁的硼化物，化学式是FeB，分子量为66.66。硼化铁为灰色正交菱形晶体，熔点为1652℃，密度为7.15g/mL。硼化铁的排列方式为锯齿链形，铁原子在三角棱柱体的角上，而硼原子位于三角棱柱体的中心，以共价键的形式连接在锯齿链中。硼化铁的熔点为1652℃，密度为7.15g/mL，溶于稀和浓硝酸、浓和1∶1的盐酸溶液，1∶1的H2SO4和HClO4中，μeff＝1.1μB。低温时以α-形式存在，高温下以具有相同Tc(602K)的β-形存在。随磁矩的变化由α向β型转化。二者均能形成铁磁体。与沸水反应。质地坚硬、难熔、耐蚀性好。
其常规的制备方法为：1.将硼与铁按摩尔比1∶1的量混均，在氩气中于1200～1300℃共热制得。2.在氢气中使FeS和BCl3在高于500℃温度下反应，或由氯化亚铁溶液与硼氢化钠(NaBH4)反应制得。
但是常规的制备方法得到的硼化铁粒径较大，且BET较小，活性不高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种超细硼化铁的制备方法，可以制备得到超细硼化铁，粒径小且BET大，纯度高。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种超细硼化铁的制备方法，其为以下步骤：
(1)将葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸溶液混合后，喷雾干燥，得到喷雾干燥料，葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸的摩尔比为1:1.01-1.02；
(2)将喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结，烧结时间为5-10h，烧结温度为800-1200℃反应，得到还原料；
(3)将还原料继续通入二氧化碳，在温度为700-850℃反应2-4h,得到烧结料；
(4)将烧结料经过气流粉碎、筛分和真空包装，得到超细硼化铁。
所述步骤(1)葡萄糖酸亚铁溶液的浓度为1.5-3mol/L，硼酸溶液的浓度为1-2mol/L,喷雾干燥采用离心式喷雾干燥机，离心雾化轮的转速为15000-20000r/min，雾化过程进风温度为200-300℃，出料温度≤90℃，雾化液滴的粒径≤50μm，喷雾干燥料的粒径≤20μm。
所述步骤(2)喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结过程，煅烧分为升温过程和保温过程，升温过程的升温速率为100-200℃/h,升温过程开启引风机，将升温过程产生的废气通过引风机排出，维持升温过程烧结炉内的湿度≤20％，然后在保温过程关闭引风机，采用自然排风。
所述步骤(2)中每小时通入的甲烷气体的体积为装入的喷雾干燥料体积的300-800倍。
所述步骤(3)中每小时通入的二氧化碳体积为装入的喷雾干燥料体积的200-500倍，烧结完成后冷却至物料的料温≤60℃后出料。
所述步骤(4)气流粉碎采用高压氮气做为气源，压力为4-7个大气压，同时采用分级轮进行分级，控制出料粒径≤3μm，然后过200目筛后真空包装，得到超细硼化铁。
本发明葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸溶液混合后，经过喷雾干燥，将硼酸根与亚铁离子、葡萄酸根一起混合均匀，然后经过在甲烷气氛下煅烧，得到碳包覆和掺杂的硼化铁颗粒，然后再在较低温度下通入二氧化碳，则二氧化碳与炽热的碳反应，得到一氧化碳，从而将包覆和掺杂的碳消耗掉，从而得到硼化铁。
在甲烷气氛下煅烧过程，由于存在葡萄糖酸根存在，在高温下热分解，得到碳，从而有效的避免了相邻的硼化铁之间的粘连和长大融并，从而得到超细的硼化铁，然后再通入二氧化碳气体，可以将掺杂和包覆的碳消耗反应掉，从而得到纯净的硼化铁，同时也可以提高硼化铁的孔隙率，增大BET，增强活性。
本发明可以制备得到超细硼化铁，粒径小且BET大，同时因为本发明的阴离子葡萄糖酸根离子可以高温分解成碳，又被二氧化碳消耗掉，无存留，同时不引入其他杂质，所以得到产品的纯度高。
本发明没有废水产生，环保压力小。
本发明的有益效果是：可以制备得到超细硼化铁，粒径小且BET大，纯度高。
附图说明
附图1为本发明实施例1得到的产品SEM。
附图2为本发明实施例2得到的产品SEM。
附图3为本发明实施例3得到的产品SEM。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明，本实施例的一种超细硼化铁的制备方法，其为以下步骤：
(1)将葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸溶液混合后，喷雾干燥，得到喷雾干燥料，葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸的摩尔比为1:1.01-1.02；
(2)将喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结，烧结时间为5-10h，烧结温度为800-1200℃反应，得到还原料；
(3)将还原料继续通入二氧化碳，在温度为700-850℃反应2-4h,得到烧结料；
(4)将烧结料经过气流粉碎、筛分和真空包装，得到超细硼化铁。
所述步骤(1)葡萄糖酸亚铁溶液的浓度为1.5-3mol/L，硼酸溶液的浓度为1-2mol/L,喷雾干燥采用离心式喷雾干燥机，离心雾化轮的转速为15000-20000r/min，雾化过程进风温度为200-300℃，出料温度≤90℃，雾化液滴的粒径≤50μm，喷雾干燥料的粒径≤20μm。
所述步骤(2)喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结过程，煅烧分为升温过程和保温过程，升温过程的升温速率为100-200℃/h,升温过程开启引风机，将升温过程产生的废气通过引风机排出，维持升温过程烧结炉内的湿度≤20％，然后在保温过程关闭引风机，采用自然排风。
所述步骤(2)中每小时通入的甲烷气体的体积为装入的喷雾干燥料体积的300-800倍。
所述步骤(3)中每小时通入的二氧化碳体积为装入的喷雾干燥料体积的200-500倍，烧结完成后冷却至物料的料温≤60℃后出料。
所述步骤(4)气流粉碎采用高压氮气做为气源，压力为4-7个大气压，同时采用分级轮进行分级，控制出料粒径≤3μm，然后过200目筛后真空包装，得到超细硼化铁。
实施例1
一种超细硼化铁的制备方法，其为以下步骤：
(1)将葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸溶液混合后，喷雾干燥，得到喷雾干燥料，葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸的摩尔比为1:1.01；
(2)将喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结，烧结时间为10h，烧结温度为1200℃反应，得到还原料；
(3)将还原料继续通入二氧化碳，在温度为700℃反应4h,得到烧结料；
(4)将烧结料经过气流粉碎、筛分和真空包装，得到超细硼化铁。
所述步骤(1)葡萄糖酸亚铁溶液的浓度为1.5mol/L，硼酸溶液的浓度为1mol/L,喷雾干燥采用离心式喷雾干燥机，离心雾化轮的转速为20000r/min，雾化过程进风温度为300℃，出料温度82℃，雾化液滴的粒径≤50μm，喷雾干燥料的粒径12.4μm。
所述步骤(2)喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结过程，煅烧分为升温过程和保温过程，升温过程的升温速率为100℃/h,升温过程开启引风机，将升温过程产生的废气通过引风机排出，维持升温过程烧结炉内的湿度≤20％，然后在保温过程关闭引风机，采用自然排风。
所述步骤(2)中每小时通入的甲烷气体的体积为装入的喷雾干燥料体积的300倍。
所述步骤(3)中每小时通入的二氧化碳体积为装入的喷雾干燥料体积的500倍，烧结完成后冷却至物料的料温≤60℃后出料。
所述步骤(4)气流粉碎采用高压氮气做为气源，压力为4个大气压，同时采用分级轮进行分级，控制出料粒径1.4μm，然后过200目筛后真空包装，得到超细硼化铁。
最终得到的硼化铁的检测数据如下：
实施例2
一种超细硼化铁的制备方法，其为以下步骤：
(1)将葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸溶液混合后，喷雾干燥，得到喷雾干燥料，葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸的摩尔比为1:1.02；
(2)将喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结，烧结时间为10h，烧结温度为1200℃反应，得到还原料；
(3)将还原料继续通入二氧化碳，在温度为850℃反应2h,得到烧结料；
(4)将烧结料经过气流粉碎、筛分和真空包装，得到超细硼化铁。
所述步骤(1)葡萄糖酸亚铁溶液的浓度为3mol/L，硼酸溶液的浓度为2mol/L,喷雾干燥采用离心式喷雾干燥机，离心雾化轮的转速为20000r/min，雾化过程进风温度为200℃，出料温度85℃，雾化液滴的粒径≤50μm，喷雾干燥料的粒径7.9μm。
所述步骤(2)喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结过程，煅烧分为升温过程和保温过程，升温过程的升温速率为100℃/h,升温过程开启引风机，将升温过程产生的废气通过引风机排出，维持升温过程烧结炉内的湿度≤20％，然后在保温过程关闭引风机，采用自然排风。
所述步骤(2)中每小时通入的甲烷气体的体积为装入的喷雾干燥料体积的300倍。
所述步骤(3)中每小时通入的二氧化碳体积为装入的喷雾干燥料体积的200倍，烧结完成后冷却至物料的料温≤60℃后出料。
所述步骤(4)气流粉碎采用高压氮气做为气源，压力为4个大气压，同时采用分级轮进行分级，控制出料粒径2.1μm，然后过200目筛后真空包装，得到超细硼化铁。
最终得到的碱式磷酸铁铵的检测数据如下：
实施例3
一种超细硼化铁的制备方法，其为以下步骤：
(1)将葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸溶液混合后，喷雾干燥，得到喷雾干燥料，葡萄糖酸亚铁溶液与硼酸的摩尔比为1:1.015；
(2)将喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结，烧结时间为8h，烧结温度为1000℃反应，得到还原料；
(3)将还原料继续通入二氧化碳，在温度为780℃反应3h,得到烧结料；
(4)将烧结料经过气流粉碎、筛分和真空包装，得到超细硼化铁。
所述步骤(1)葡萄糖酸亚铁溶液的浓度为2mol/L，硼酸溶液的浓度为1.2mol/L,喷雾干燥采用离心式喷雾干燥机，离心雾化轮的转速为18000r/min，雾化过程进风温度为250℃，出料温度87℃，雾化液滴的粒径≤50μm，喷雾干燥料的粒径10.5μm。
所述步骤(2)喷雾干燥料在甲烷气氛中烧结过程，煅烧分为升温过程和保温过程，升温过程的升温速率为150℃/h,升温过程开启引风机，将升温过程产生的废气通过引风机排出，维持升温过程烧结炉内的湿度≤20％，然后在保温过程关闭引风机，采用自然排风。
所述步骤(2)中每小时通入的甲烷气体的体积为装入的喷雾干燥料体积的500倍。
所述步骤(3)中每小时通入的二氧化碳体积为装入的喷雾干燥料体积的350倍，烧结完成后冷却至物料的料温≤60℃后出料。
所述步骤(4)气流粉碎采用高压氮气做为气源，压力为6个大气压，同时采用分级轮进行分级，控制出料粒径1.7μm，然后过200目筛后真空包装，得到超细硼化铁。
最终得到的碱式磷酸铁铵的检测数据如下：
如图1、2和3所示，为本发明实施例1、2和3得到的产品的SEM，从SEM来看，由于最后碳的分解，即二氧化碳与碳反应，得到一氧化碳，一氧化碳逸出，则产生大量的孔洞，则从SEM来看，为炸裂状，表面很不光滑，所以比表面积大，且粒径小。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
