真空铝热还原法制取金属钙钡锶

金属锶生产工艺
金属锶是一种重要的化工原料和矿产资源，具有广泛的应用价值。

以下是金属锶生产工艺的简要介绍：
首先，金属锶的生产一般是从天然矿石中提取。

常见的金属锶矿石有锶长石、锶云母、锶石英等。

这些矿石经过破碎、磨矿等物理处理步骤后，可以得到粗矿石。

然后，经过矿石的浸取和浸出工序，将其放入酸性介质中进行浸取，以提取锶的溶液。

一般常用的浸取酸溶液是硝酸、盐酸等。

浸取过程中，可以采用浸出方式和溶解方式，将锶的含量提高至较高浓度。

接着，通过中和、沉淀等工艺，将锶离子与其他杂质进行分离和去除。

一般常用的方法是加入适量的还原剂，使锶离子形成沉淀，然后通过过滤、洗涤等步骤将沉淀物分离出来。

此过程中还需对溶液进行过滤和洗涤，以获得纯净的金属锶离子。

最后，对锶离子进行还原和电解，得到金属锶。

常用的还原剂有金属铝、金属锂等，通过与锶离子反应，使其被还原，并在电解槽中沉积成金属锶。

这个过程可以采用电解或直接还原的方式进行，具体使用哪种方式视情况而定。

以上就是金属锶生产工艺的简要介绍。

需要注意的是，金属锶的生产过程中，对于环境保护和安全生产都有一定要求，特别是对于有毒有害物质的处理和处置。

因此，在生产过程中需要严格遵守相关的规定和标准，保证生产的安全和环保。

真空蒸馏法制备高纯金属钙的热力学及工艺研究一、绪论1.1 研究背景及意义1.2 国内外研究进展1.3 研究目的和意义1.4 研究方法和流程二、金属钙的热力学性质2.1 金属钙的物理性质2.2 金属钙的化学性质2.3 金属钙的稳定性和热力学性质三、制备高纯金属钙的真空蒸馏工艺3.1 原料制备及质量要求3.2 工艺流程3.3 工艺参数的确定3.4 工艺控制四、高纯金属钙的表征分析4.1 结构表征4.2 化学分析4.3 物理性质测试五、结论与展望5.1 研究结论5.2 存在问题及改进措施5.3 展望未来研究方向注：以上提纲仅供参考。

一、绪论1.1 研究背景及意义金属钙是一种重要的金属材料，广泛应用于电子、汽车、航空等领域。

与此同时，随着科技不断进步，人们对于金属材料的纯度和稳定性要求也越来越高。

因此，制备高纯金属钙的研究变得尤为重要。

目前，制备高纯金属钙的主要方法有电解法、溶剂萃取法、真空蒸馏法等。

其中，真空蒸馏法是一种常用且高效的方法。

本文将以真空蒸馏法为主要研究对象，探究其制备高纯金属钙的热力学及工艺问题。

1.2 国内外研究进展近年来，国内外学者对于金属钙的制备方法进行了广泛研究，取得了不小的进展。

早在20世纪60年代，国外学者就通过热还原法制备了金属钙。

而在国内，电解法被广泛应用于金属钙的制备中。

此外，溶剂萃取法和真空蒸馏法等方法也得到了一定的应用和探索。

1.3 研究目的和意义近年来，金属材料的应用范围越来越广泛，对于金属材料的纯度和稳定性要求也越来越高。

因此，如何提高金属材料的纯度和稳定性，成为目前需要研究的重要问题之一。

本文以真空蒸馏法为研究对象，旨在探究制备高纯金属钙的热力学及工艺问题，为相关研究提供有益的参考，在工业应用中提高金属材料的纯度和稳定性，具有重要的现实意义。

1.4 研究方法和流程本文将采用实验研究和理论研究相结合的方法，通过对金属钙热力学性质的分析以及真空蒸馏法制备高纯金属钙的工艺方法的探索，探索制备高纯金属钙的热力学及工艺问题。

真空铝热还原法制备高纯金属锶工艺于金1,吴三械2,李国庆1,董岩1,谈荣生1,朱鸣芳1(1.东南大学材料科学与工程学院,江苏南京211189;2.南京大学化学化工学院,江苏南京210008)摘　要:对真空铝热还原法制备高纯金属锶的纯度控制进行了热力学分析;探讨了锶、钡和钙的临界还原温度、蒸气压等热力学参数差异,并制定了制备高纯金属锶的工艺。

结果表明:BaO最不稳定最容易被还原,CaO最稳定最难被还原,SrO介于中间;随着温度增加,锶饱和蒸气压增大,越容易被蒸馏;在1273K左右,锶饱和蒸气压约为钙的2.4倍,杂质钙不容易被蒸馏提纯,而锶饱和蒸气压约为钡的28.5倍,杂质钡容易被蒸馏提纯;以优等品工业碳酸锶和Al99.80牌号纯铝为原料,优化工艺为还原温度(1050±20)℃,气压0.01k Pa,还原15h,可以获得高纯金属锶,w(Sr)≥9915%,w(Ba)<0.20%,w(Ca)<0.05%。

关键词:锶;铝热还原法;真空蒸馏;提纯中图分类号:TF803;TF827 文献标识码:A 文章编号:100023738(2007)1220037204Pur ity Contr ol in Pr oducing Metallic Str ont ium U sing V acuumAluminother mic ReductionYU Jin1,WU S an2xie2,L I G uo2qing1,DO NG Yan1,TAN Rong2sheng1,ZHU Ming2fang1 (1.S o ut heast Uni versit y,Nanjing211189,China;2.Nanjing U ni versit y,Nanjing210008,China)Abst ract:Purity cont rol in producing metallic st ro ntium using vacuum al umin ot her mic reduction wa s a nalyse d by t her modyna mic calculation.The diffe rentiae of the critical r eduction te mperat ure a nd vapo r pressure of Sr,Ba and Ca we re discussed,and the purity of metallic strontium wa s controled.The results showed tha t BaO wa s t he mo st unsta ble one to be reduced ea sily,CaO was the most stable one to be reduce d dific ultly,and Sr O was in betwee n.The vapor pre ssure of Sr inc rease d with higher te mpera ture,r esulting in easy distillation of Sr;At1273 K,the vapo r pre ssure ratio of Sr to Ca wa s about2.4,making Ca difficult to be distilled,while the ratio of Sr to Ba was a bout28.5making Ba ea sy to be distille d.High purity metallic strontium with w(Sr)≥99.5%,w(Ba) <0.20%,w(Ca)<0.05%can be produce d using e xcellent2gra de industrial pure st ro ntium car b o nate and p ure aluminum Al99.80under following optimized conditions,(1050±20)℃,0.01k Pa,15h.K ey w or ds:st ro ntium;aluminot her mic reduction;vacuum distillation;purif ying0　引　言金属锶在电子信息、化工、轻工、医药、陶瓷、冶金等行业有着广泛的应用。

金属锶冶炼
金属锶的冶炼主要采用铝热还原法。

以下是金属锶冶炼的具体步骤：
1.制备硝酸锶：将锶矿石与硝酸反应，生成硝酸锶。

2.热分解：将硝酸锶加热分解，得到氧化锶。

3.制备团矿：将细粒铝与氧化锶按3/2的比例混合，制成团矿。

4.真空脱气：将团矿放入钢制蒸馏器中，进行真空脱气处理。

处理温度为900度，真空度最终为0.01mmHg。

5.还原反应：将薄铁板制内筒放入蒸馏器中，整个蒸馏器放入1150度进行12小时的还原反应。

此时，铝热还原氧化锶，生成锶沉积物。

6.分离锶沉积物：蒸馏器降至500度以下，将内筒取出切开后剥离沉积物，得到金属锶成品。

需要注意的是，金属锶的冶炼过程需要在真空条件下进行，以防止锶与空气中的氧气发生反应。

此外，为了提高冶炼效率和纯度，还可以采用多次真空脱气、冷却和剥离锶沉积物的方法。

金属锶广泛应用于冶金化工、电子、蓄电池等工业领域，是制取各类锶合金的优质原料。

真空热还原生产金属钙的现状与问题秦剑;王耀武【摘要】热力学计算结果表明，硅热还原炼钙的温度比铝热还原炼钙的温度高15O。

C以上，在目前真空热还原技术条件下，硅热真空还原炼钙很难进行，而铝热还原生产金属钙时，最容易发生的反应方程式为6CaO（s）＋2Al（l）=3Ca （v）＋3CaO·Al2O3（s）和33CaO（s）＋14Al（l）=21Ca（v）＋12CAO·7Al2O3（s）。

目前，工业铝热还原生产金属钙过程中，存在的主要问题是还原温度高，还原罐使用时间短，铝粉利用率低，还原渣的利用方式不合理，这导致生产金属钙的成本较高。

【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】3页(P38-40)【关键词】真空热还原;金属钙;生产;铝热还原;还原温度;硅热还原;反应方程式;计算结果【作者】秦剑;王耀武【作者单位】中国铝业公司沈阳有色加工厂;东北大学材料与冶金学院【正文语种】中文【中图分类】TF826.3热力学计算结果表明，硅热还原炼钙的温度比铝热还原炼钙的温度高150℃以上，在目前真空热还原技术条件下，硅热真空还原炼钙很难进行，而铝热还原生产金属钙时，最容易发生的反应方程式为6CaO(s)+2Al(l)=3Ca(v)+3 CaO·Al2O3(s)和33CaO(s)+14Al(l)=21Ca(v)+12CaO·7Al2O3(s)。

目前，工业铝热还原生产金属钙过程中，存在的主要问题是还原温度高，还原罐使用时间短，铝粉利用率低，还原渣的利用方式不合理，这导致生产金属钙的成本较高。

世界上金属钙的冶炼主要有两种方法，氯化钙熔盐电解法和金属热还原法。

氯化钙熔盐电解法由于设备投资大，电耗高，污染难以控制，成本高等缺点，逐渐被淘汰[1]。

目前，金属钙主要是采用热还原法生产的。

我国是金属钙生产和出口的大国，世界上80%以上的金属钙是由我国生产的。

铝锶合金制备
铝锶合金是一种具有较高强度、硬度和耐磨性的金属材料，广泛应用于航空、航天、汽车制造、机械制造等领域。

制备铝锶合金的方法有多种，主要包括熔融法、粉末冶金法和喷射成形法等。

下面详细介绍铝锶合金的制备过程。

1. 熔融法
熔融法是制备铝锶合金最常用的方法之一。

首先，将高纯度的铝和锶金属粉末按一定比例混合均匀。

然后，将混合好的粉末放入真空熔炼炉中，加热至铝的熔点（660℃）以上，使铝完全熔化。

在熔炼过程中，通过调整温度和时间，使铝和锶充分反应，形成铝锶合金。

最后，将熔融的铝锶合金倒入预先准备好的模具中，冷却后即可得到所需的铝锶合金制品。

2. 粉末冶金法
粉末冶金法是另一种常用的铝锶合金制备方法。

首先，将高纯度的铝和锶金属粉末按一定比例混合均匀。

然后，将混合好的粉末放入高温烧结炉中，加热至铝的熔点以上，使铝和锶充分反应，形成铝锶合金。

在烧结过程中，通过调整温度和时间，使铝锶合金晶粒细化，提高其性能。

最后，将烧结好的铝锶合金进行压力加工（如轧制、挤压等），得到所需的铝锶合金制品。

3. 喷射成形法
喷射成形法是一种先进的铝锶合金制备技术。

首先，将高纯度的铝和锶金属粉末按一定比例混合均匀。

然后，将混合好的粉末放入喷射成形机中，通过高压气体将粉末喷射到高速旋转的模具上，使金属粉末迅速固化，形成铝锶合金制品。

这种方法具有生产效率高、成本低、材料利用率高等优点。

铝锶合金的制备方法有多种，不同的方法适用于不同的生产条件和需求。

通过合理的选择和控制制备工艺参数，可以制备出具有优异性能的铝锶合金制品，满足各种应用领域的需求。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟真空铝热还原制备Mg-Sr 中间合金及渣相的分析以氧化镁和氧化锶为原料，铝粉为还原剂，氟化钙催化剂，在混料瓶中混合均匀后，在台式粉末压片机上压片，然后在真空管式炉内还原，制备得到镁锶合金。

对得到镁锶合金进行XED 射线衍射分析和扫描电镜能谱分析，产物中含有&alpha;-Mg，Mg17Sr2 和Mg2Sr 相，镁锶合金中镁含量为97.7%，锶含量为2.3%。

对渣相进行XED 射线衍射分析，渣相中主要物质为SrO-Al2O3 和SrO-2Al2O3。

还原温度为1250℃，还原时间4h，真空度为0.08kPa，自然冷却结晶。

镁合金作为轻合金结构材料之一，具有密度轻、比强度、比刚度高、易回收等优点，其结构件已被广泛用于汽车制造业中，被誉为21 世纪的绿色工程材料。

研究镁合金，特别是压铸镁合金晶粒易粗化，力学性能会大大降低。

采用变质剂可细化镁合金晶粒，改善镁合金铸件的力学特性和耐蚀性等。

真空技术网(chvacuum/)认为Mg-Sr 中间合金具有以下几方面的优点：1) 阻止高温氧化和减少锶的氧化烧损；2) 有效避免因添加Al-Sr 合金而造成的铝含量超标和引入其它杂质；3)变质有效期长。

Al-Sr 中间合金作为一种长效变质剂，在铝、镁合金的变质处理已经得到极为广泛的应用，而Mg-Sr 合金作为镁合金的一种新型变质剂，其制备技术及应用在国内外研究甚少。

镁锶合金主要方法为对掺法，由于金属镁和金属锶成本较高，高温烧损严重，能耗高。

国内学者研究熔盐电解法[9]和真空还原法制备得到Mg-Sr 中间合金，当前仅局限于实验室研究，没有产业化大规模应用。

本文以氧化镁和氧化锶为原料，铝粉为还原剂，氟化钙催化剂，在混料瓶中混。

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510132202.6(22)申请日 2015.03.25C22B 5/04(2006.01)C22B 59/00(2006.01)C22C 1/02(2006.01)C22C 21/00(2006.01)(71)申请人翁国庆地址410126 湖南省长沙市雨花区香樟路109号7栋4门508房申请人湖南稀土金属材料研究院(72)发明人翁国庆 马小波 陈建波 包新军(74)专利代理机构四川君士达律师事务所51216代理人芶忠义(54)发明名称一种氟化钪铝热还原制备铝钪合金的方法(57)摘要本发明公开了一种氟化钪铝热还原制备铝钪合金的方法，具体步骤如下：将原料氟化钪和铝装入石墨坩埚，然后置于真空反应器中，抽真空低温除气并将真空抽到-0.1Mpa，维持真空度，升温熔化铝并将温度升到1100～1350℃，不断搅拌，控温直至熔体表面清亮后，降温浇铸，得到本发明的铝钪合金。

本发明为一种铝钪合金的制备方法,主要采用氟化钪真空铝热还原法，制备的铝钪合金，含钪量高，钪成分可控，钪转化收率高>95％，氟含量低<200ppm，副产品可综合回收。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页(10)申请公布号CN 104726712 A (43)申请公布日2015.06.24C N 104726712A1.一种氟化钪铝热还原制备铝钪合金的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：将原料氟化钪和铝装入石墨坩埚，然后置于真空反应器中，抽真空低温除气并将真空抽到-0.1Mpa，维持真空度，升温熔化铝并将温度升到1100～1350℃，不断搅拌，控温直至熔体表面清亮后，降温浇铸，得到本发明的铝钪合金。

2.如权利要求1所述的氟化钪铝热还原制备铝钪合金的方法，其特征在于：氟化钪和铝原料配比，按每生成1摩尔钪消耗3摩尔铝计算，并按需求钪含量进行氟化钪和铝的配比。

(10)授权公告号(45)授权公告日 (21)申请号 201520190224.3(22)申请日 2015.03.31C22B 5/02(2006.01)C22B 26/20(2006.01)(73)专利权人西安科技大学地址710054 陕西省西安市雁塔中路58号(72)发明人邓军平 王小亮 孙扬(74)专利代理机构西安创知专利事务所 61213代理人谭文琰(54)实用新型名称一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置(57)摘要本实用新型公开了一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，包括炉体，炉体的内壁上设有炉衬，炉体上安装有发热体，发热体的热端位于炉衬内，发热体的冷端穿出炉体的底部且端部连接有导电带，导电带的另一端连接有电极接线柱，炉体的顶部设有一端与其连通的加料管，加料管的另一端连接有第一密封法兰，加料管外设有一端与其连通的结晶筒，结晶筒的另一端连接有第二密封法兰，结晶筒内设有能够抽拉的结晶器，结晶筒外套设有冷却水套，结晶筒上设有抽真空管道。

本实用新型采用电加热的方式，避免了燃料燃烧产生烟气污染；采用内热式的真空还原方式，传热效率高，缩短了还原周期，提高了生产效率；采用还原炉作为反应容器，降低了生产成本。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)授权公告号CN 204550683 U (45)授权公告日2015.08.12C N 204550683U1.一种内热式真空还原氧化钙制备金属钙的实验装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体的内壁上设置有炉衬(6)，所述炉体上安装有发热体(1)，所述发热体(1)的热端位于炉衬(6)内，所述发热体(1)的冷端穿出所述炉体的底部且端部连接有导电带(18)，所述导电带(18)的另一端连接有电极接线柱(9)，所述炉体的顶部设置有一端与其连通的加料管(10)，所述加料管(10)的另一端连接有第一密封法兰(10-1)，所述加料管(10)外设置有一端与其连通的结晶筒(5)，所述结晶筒(5)的另一端连接有第二密封法兰(5-1)，所述结晶筒(5)内设置有能够抽拉的结晶器(7)，所述结晶筒(5)外套设有冷却水套(12)，所述结晶筒(5)上设置有与其连通的抽真空管道(4)。