生产硼粉的新工艺

固体推进剂中添加金属燃料是高能富燃料推进剂当前的一个重要发展方向,可用作推进剂金属燃烧剂的主要有热值较高的硼、镁、铝等。相比之下,由于硼具有较高的质量和体积热值等一系列优良的物理化学特性,尤其在质量和体积受限的**系统中,其成为首选金属燃料。

德国MBB公司从1973年开始研制含硼推进剂,其配方基本组成为:AP25%～28%,B10%～45%,Mg/Al6%～8%, 黏合剂20%～30%,燃速12mm/s～14mm/s,压力指数0.1～0.3,热值可达到 34MJ/kg,纯硼密度1.7g/cm3 ,燃烧效率大于80%。研究发现[19] ,配方中硼粒子尺寸不应大于3μm,燃气温度应大于2000K,使用易燃金属Mg/Al添加剂有助于去除B2O3的氧化物,选择合适的硼结块尺寸可使含硼富燃料推进剂获得较高的压力指数。

镁热还原法是目前最常用的也是最具规模生产屋顶型元素硼粉的方法。盖·吕萨克及捷纳尔在1808年首次用钾还原硼酐制得了游离子状态的硼。1892年麻斯山研究镁热还原法制备元素硼。

镁热还原法值得无定形元素硼粉的反应原理：

用盐酸去除MgO及未反应的镁，既得到棕色的无定形硼粉。

镁热还原法优点很明显；生产流程简单，反应迅速，生产过程时间短，易于操作；看反应是自热过程，经引发后不需补充能量，节约能源；合成温度高，可以挥发大多数杂质得到高纯度硼粉；由于反应在密封系统中进行，对环境污染小；适合于生产工业化。但此工艺还有一定的缺陷：用镁热还原法生产硼粉在纯度为85%~90%之间，想得到高纯度硼粉还需二次还原，提高了生产成本。而且生产过程中会形成大量废液，如不加以回收利用不仅对环境造成极大污染，也是一种资源的浪费。