一种颗粒氢化镁的制造方法

文档序号:1809720 发布日期:2021-11-09 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 一种颗粒氢化镁的制造方法 (Method for preparing granular magnesium hydride ) 是由 俞强 于 2021-09-23 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种颗粒氢化镁的制造方法,包括如下步骤:将镁为主要成分的原料制造镁粉;将镁粉压制标准镁颗粒;在惰性气体保护下对标准镁颗粒进行高低温脆化,使标准镁颗粒产生更多的微裂纹,增大比表面积,形成颗粒镁胚;将颗粒镁胚与氢气反应生成氢化镁颗粒。该颗粒氢化镁的制造方法,先通过镁粉压制形成多孔的标准镁颗粒,然后采用了物理加热然后再急速冷却使标准镁颗粒产生微裂纹以增大比表面积的工艺,使得颗粒镁胚与氢气的接触充分,提高生成氢化镁的速率,且使所选用的镁粉的尺寸可以较大,以降低成本,同时,同时更大的镁粉粒径尺寸意味着更低的粉尘爆炸风险,提高了加工的安全性。(The invention discloses a method for manufacturing granular magnesium hydride, which comprises the following steps: preparing magnesium powder from raw materials with magnesium as a main component; pressing magnesium powder into standard magnesium particles; carrying out high-low temperature embrittlement on standard magnesium particles under the protection of inert gas, so that more microcracks are generated on the standard magnesium particles, the specific surface area is increased, and a particle magnesium blank is formed; reacting the magnesium blank with hydrogen to produce magnesium hydride particles. According to the manufacturing method of the granular magnesium hydride, the porous standard magnesium granules are formed by pressing magnesium powder, then the technology that microcracks are generated on the standard magnesium granules to increase the specific surface area is adopted, the contact between the granular magnesium blank and hydrogen is sufficient, the speed of generating magnesium hydride is improved, the size of the selected magnesium powder can be larger, the cost is reduced, meanwhile, the larger particle size of the magnesium powder means the lower dust explosion risk, and the processing safety is improved.)

一种颗粒氢化镁的制造方法

技术领域

本发明涉及氢化镁制造领域,具体为一种颗粒氢化镁的制造方法。

背景技术

氢化镁(MgH2),灰白色粉末,为单一轻金属氢化物,常温常压下稳定性较高,密度为1.45g/cm3,储氢量为7.6%,远高于镁基储氢合金氢化物和其他金属氢化物。氢化镁可以在常温下与水反应,产生氢气。同时也可用作催化剂、还原剂等。

现有氢化镁的制造有以下几种方法:1、使用纳米镁粉与氢气再高温高压环境下化合生成,由于使用纳米态的镁粉,生产成本高、产量低;2、使用球磨法,在氢气环境下加压加温球磨金属镁粉末,使镁粉不断被磨细,增大与氢气的接触面积,生成氢化镁,此方法相较纳米镁粉和氢气的反应成本低一些,但研磨需要大量能耗和时间,生产成本依然较高、不能够大规模生产氢化镁。

还有一种是在常态下使用机械加工方法,先将金属镁切削加工成一定尺寸镁屑通过镁屑的尺寸有效的平衡了粉尘爆炸和比面积最大,更容易和氢气反应的矛盾点,然后再将镁屑压制成镁胚,镁胚在氢化炉中和氢气在高温高压下反应,生成氢化镁。此方法需要机械加工镁胚,而且镁胚的加工尺寸需要在μm范围,加工效率低、成本高,存在安全性隐患。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供了一种颗粒氢化镁的制造方法,解决了背景技术中的问题。

为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种颗粒氢化镁的制造方法,包括如下步骤:

(一)将镁为主要成分的原料制造镁粉;

(二)将镁粉压制标准镁颗粒;

(三)在惰性气体保护下对标准镁颗粒进行高低温脆化,使标准镁颗粒产生更多的微裂纹,增大比表面积,形成颗粒镁胚;

(四)将颗粒镁胚与氢气反应生成氢化镁颗粒。

进一步限定,所述镁粉的粒径位于150μm-250μm之间。

进一步限定,所述颗粒镁胚的密度小于1.5g/cm。

进一步限定,所述颗粒镁胚的形状包括球形、长方体、圆柱形和六面体。

进一步限定,步骤(三)中,高低温脆化的过程为:先在惰性气体保护下对标准镁颗粒进行烘箱烘烤,然后快速向标准镁颗粒通入低温惰性气体,通过高低温的交变,使标准镁颗粒产生大量微裂纹。

进一步限定,步骤(一)中镁粉的制备采用超声波打碎熔融金属制粉工艺。

本发明具备以下有益效果:该颗粒氢化镁的制造方法,先通过镁粉压制形成多孔的标准镁颗粒,然后采用了物理加热然后再急速冷却使标准镁颗粒产生微裂纹以增大比表面积的工艺,使得颗粒镁胚与氢气的接触充分,提高生成氢化镁的速率,且使所选用的镁粉的尺寸可以较大,以降低成本,同时,同时更大的镁粉粒径尺寸意味着更低的粉尘爆炸风险,提高了加工的安全性。

附图说明

图1为本发明的制备流程图;

图2为本发明颗粒镁胚的示意图;

图3为本发明标准镁颗粒的示意图;

图4为本发明氢化镁生产时的Mg和MgH2平衡曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

参阅图4,颗粒氢化镁的生成基于氢化镁生成的公知原理曲线,即氢气在一定的温度和压力的情况下,会生产稳定的氢化镁,在曲线的另一侧温度和压力下,则会分解成镁和氢气。

参阅图1,实施例一:本发明公开了一种颗粒氢化镁的制造方法,整个氢化镁制造过程分为:

1、镁粉制造,将镁为主要成分的原料,通过超声波打碎熔融金属制粉工艺制备镁粉,其中的镁粉的粒径需要大于150μm,以保障加工安全,规避粉尘引起的爆炸风险,同时镁粉粒径需要小于250μm,以保障足够大的比表面积和氢气反应;

2、镁粉压制标准镁颗粒,压制前可在镁粉中添加其他金属,如铁粉、钙粉等其他金属粉末,以改进颗粒氢化镁的释氢性能,最终形成如图3所示的多孔稳定的颗粒状标准镁颗粒,其中标准镁颗粒的尺寸可为多种形态和尺寸,其直径可在3mm以上,按照实际需求可为球形、长方体、六面体等各种需要的形状,且标准镁颗粒的密度需要小于1.5g/cm3,以确保在压缩过程中,最大限度的保障镁粉之间的间隙,使氢气能够最大程度的和镁接触并生成氢化镁;

3、高低温脆化,先在惰性气体保护下对标准镁颗粒进行烘箱烘烤,然后快速向标准镁颗粒通入低温惰性气体,通过高低温的交变,使标准镁颗粒产生大量微裂纹,增大比表面积,形成如图2所示的颗粒镁胚,以上惰性气体可采用氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种或多种的组合。

4、颗粒镁胚进入氢化炉,在炉内和氢气反应生成氢化镁颗粒,氢化炉内的氢化过程分为两个工艺阶段,第一个工艺阶段使提高温度和压力,使氢气和颗粒镁胚在不能够生产氢化镁的曲线一边,以使氢气还原镁颗粒表面的少量氧化镁外壳;在上述过程完成后,调整温度和压力回到可以生产氢化镁稳定物质的曲线一侧,经温度和压力催化反应后,氢化镁化合生成的热量将维持氢气和颗粒镁的进一步反应,在保温和保压一段时间后,使氢化镁颗粒的生成纯度达到需要的要求。

常态下需要切削、压胚、氢化、二次粉碎。整个过程的机械加工能耗较高、过程复杂。新的发明改良了常态下机械加工镁胚再进行氢化镁制造的技术。新的发明通过改进工艺,取消了机械切削环节,使用工业金属物理制粉方法,制成粒径尺寸满足和氢气反应最大比表面积,同时颗粒度在粉尘爆炸临界之上的细粉,再将细分通过标准化颗粒压制工艺,制作成标准的多孔镁颗粒、颗粒的形状可以为球星、长方体、柱形等各种需要的形状。

为了保障所生成的镁颗粒具有足够大的比表面积,压制后的多孔标准镁颗粒先在惰性气体保护下进入高温烘炉,加温到50—200℃之间的温度,然后再在惰性气体保护氛围下,移入冷箱,使用低于-20℃的惰性冷气体急速冷却,这个过程使构成镁颗粒的微粒产生大量的二次微裂纹,以增大反应的比表面积。

此方法将使压制用的镁粉的粒径进一步增大,同时进一步的降低生产成本。由于加温和急速降温都是整体操作,可进行工业规模化生产。标准镁颗粒使用标准容器承装后进入氢化炉进行氢化,制造颗粒氢化镁。出炉的氢化镁不必再进行任何二次加工,即可进行使用。此过程大大缩短了氢化镁的生产过程。降低了氢化镁的生产成本。同时提高了氢化镁颗粒的一致性,保障后续释氢装置的稳定、安全、可控。

本发明进一步降低了氢化镁的生产成本,减少了机械加工环节。无论镁制粉、镁粉压制颗粒都可以在现有工业体系内大规模低成本的进行生产,确保了颗粒氢化镁的生产成本降低;

本发明使制成的氢化镁为标准颗粒形态,生产过程可形成标准化,生成出的氢化镁的一致性可以得到完全的保障。在批量工业使用氢化镁的过程中,将提高其稳定性、使整个氢气发生系统的稳定性和可靠性进一步的提高。

本发明采用了物理加热然后再急速冷却产生微裂纹以增大比表面积的工艺,使所选用的镁粉的尺寸可以较大,此过程进一步降低生产成本,同时更大的镁粉粒径尺寸意味着更低的粉尘爆炸风险,提高了加工的安全性。

本发明取消了块状氢化镁的二次粉碎过程,进一步降低了成本,同时避免了粉碎过程中的浪费。

需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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