一种无氧高纯砷粉的制备方法与流程

本发明属于砷材料领域，涉及一种无氧高纯砷粉的制备方法。

背景技术：

硒化砷(h16as2se3)、砷化钴(ascoh2)、砷化镉(as2cd3h2)等砷的化合物广泛应用于红外光学、半导体、薄膜材料领域。这些砷的化合物一般通过绿色的粉末合成法进行合成，其中硒化砷通过砷粉和硒粉直接化合是目前较优的合成方法，但所使用的砷粉必须纯度较高、粒径要小(≤200目)。

常规的制粉方法由于设备材料的限制，砷会与研磨材料相互作用，导致制得的砷粉不能满足高纯度要求。同时高纯砷在破碎成粉的时候活性极强，在与氧接触的时候会剧烈反应导致燃烧，从而破坏产品。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种无氧高纯砷粉的制备方法。

本发明提供了一种无氧高纯砷粉的制备方法，其包括以下步骤：在保护气保护下，以氧化锆球作为研磨体，对砷块进行球磨，即得所述无氧高纯砷粉。

上述制备方法利用砷粉的不易结团性，采用球磨将砷块制成砷粉，且制得的砷粉无需经过筛分，粒径即能全部达到200目以下；在保护气保护下进行球磨，防止了砷与氧接触发生氧化或燃烧，保证了砷粉不会被破坏，且氧含量小于1ppm；利用氧化锆和砷不会相互作用的特性，确保了研磨体在砷粉中的残留量非常低，小于5ppb。综上，上述制备方法避免了砷块在制成砷粉的过程中杂质的引入，确保砷粉的纯度可达到6n以上，能满足金属粉末合成法合成硒化砷等砷化合物对原料的要求。此外，上述制备方法对砷的回收率大于98％，且操作简单、生产成本低、无污染、效率高、易于规模化生产。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述砷块的粒径≤5mm。粒径>5mm时球磨效率相对较低。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述砷块的粒径≤1mm。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述氧化锆球的直径为5-15mm，所述砷块和所述氧化锆球的质量比为0.5～2:1。

作为本发明制备方法的优选实施方式，采用球磨机进行所述球磨，所述球磨机的转速为40-80r/min。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述球磨的时间为0.5-2h。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述砷粉粒径≤200目。

作为本发明制备方法的优选实施方式，在所述球磨之前，先在保护气保护下采用破碎机对所述砷块进行破碎处理，所述破碎机中进行破碎处理的部件为氧化锆材质。如果砷块粒径比较大，可以先对其进行破碎处理，再进行球磨，以提高工作效率；将破碎机中进行破碎处理的部件选用为氧化锆材质，可以避免破碎过程中杂质的引入。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述破碎机为颚式破碎机，所述颚式破碎机的颚板为氧化锆材质。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述颚板的间距为1-5mm。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述砷粉的纯度在6n以上。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明通过简单快速的方法将砷块制成均匀的砷粉，无需再过筛，所得砷粉的粒径即可满足金属粉末合成反应的要求；且所得砷粉氧含量低、纯度高、回收率高，其制备方法操作简单，效率高，易于规模化生产。

附图说明

图1为各实施例和对比例中由砷块制备砷粉的工艺流程图。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，本发明通过下列实施例进一步说明。显然，下列实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例为本发明无氧高纯砷粉的制备方法的一种实施例。本实施例无氧高纯砷粉的制备方法按照图1所述流程进行，具体为：将一瓶1.50kg粒径为3-15mm的砷块(纯度为7n)通过过渡仓转入充满惰性气体的手套箱中，将该手套箱中的颚式破碎机的颚板间距调整为1mm，频率为5hz，再将上述砷块匀速加入该颚式破碎机中进行破碎，收集得到1.49kg的砷小颗粒，然后将这些砷小颗粒转入该手套箱中的球磨桶中(以3kg直径为15mm的氧化锆球作为研磨体)，在40r/min的转速下球磨1h，得到1.48kg的砷粉，充惰性气体包装，即得砷粉产品。将本实施例制得的砷粉产品进行杂质和粒径检测，测得其纯度在6n以上，氧含量小于1ppm，锆含量小于5ppb，粒径均小于200目，满足粉末法合成砷化合物的原料要求。

实施例2

本实施例为本发明无氧高纯砷粉的制备方法的一种实施例。本实施例无氧高纯砷粉的制备方法按照图1所述流程进行，具体为：将一瓶3.00kg粒径为3-15mm的砷块(纯度为7n)通过过渡仓转入充满惰性气体的手套箱中，将该手套箱中的颚式破碎机的颚板间距调整为5mm，频率为5hz，再将上述砷块匀速加入该颚式破碎机中进行破碎，收集得到2.99kg的砷小颗粒，然后将这些砷小颗粒转入该手套箱中的球磨桶中(以1.5kg直径为5mm的氧化锆球作为研磨体)，在80r/min的转速下球磨2h，得到2.98kg的砷粉，充惰性气体包装，即得砷粉产品。将本实施例制得的砷粉产品进行杂质和粒径检测，测得其纯度在6n以上，氧含量小于1ppm，锆含量小于5ppb，粒径均小于200目，满足粉末法合成砷化合物的原料要求。

实施例3

本实施例为本发明无氧高纯砷粉的制备方法的一种实施例。本实施例无氧高纯砷粉的制备方法按照图1所述流程进行，具体为：将一瓶3.00kg粒径为3-15mm的砷块(纯度为7n)通过过渡仓转入充满惰性气体的手套箱中，将该手套箱中的颚式破碎机的颚板间距调整为5mm，频率为5hz，再将上述砷块匀速加入该颚式破碎机中进行破碎，收集得到2.99kg的砷小颗粒，然后将这些砷小颗粒转入该手套箱中的球磨桶中(以直径5mm的氧化锆球3kg作为研磨体)，在80r/min的转速下球磨0.5h，得到2.98kg的砷粉，充惰性气体包装，即得砷粉产品。将本实施例制得的砷粉产品进行杂质和粒径检测，测得其纯度在6n以上，氧含量小于1ppm，锆含量小于5ppb，粒径均小于200目，满足粉末法合成砷化合物的原料要求。

对比例1

本对比例涉及一种无氧砷粉的制备方法，该制备方法除使用316l不锈钢代替氧化锆作为球磨研磨体的材质外，其他条件同实施例1，对得到的砷粉产品进行杂质检测，测得其ni含量为20ppb、fe含量为30.5ppb、cr含量为15.5ppb。

对比例2

本对比例涉及一种无氧砷粉的制备方法，该制备方法除使用钛材代替氧化锆作为球磨研磨体的材质外，其他条件同实施例1，对得到的砷粉产品进行杂质检测，测得其ti含量为45ppb。

对比例3

本对比例涉及一种无氧砷粉的制备方法，该制备方法除使用碳化钨代替氧化锆作为球磨研磨体的材质外，其他条件同实施例1，对得到的砷粉产品进行杂质检测，测得其w含量为35ppb。

对比例4

本对比例涉及一种无氧砷粉的制备方法，该制备方法除使用氧化硅代替氧化锆作为球磨研磨体的材质外，其他条件同实施例1，对得到的砷粉产品进行杂质检测，测得其si含量为38ppb。

对比例5

本对比例涉及一种无氧砷粉的制备方法，该制备方法除使用金刚石代替氧化锆作为球磨研磨体的材质外，其他条件同实施例1，发现在球磨过程中金刚石易碎。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，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实质和范围。