[发明专利]一种锌汞齐颗粒及其制备工艺和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态汞合金材料，尤其涉及一种锌汞齐颗粒及其制备方法和用途。

背景技术

汞是荧光灯内不可缺少的工作物质，大量实践表明：只有当汞释放出253.7nm这个特定波长的紫外线时，荧光灯才能获得最高的发光效率，而获得该紫外线的最佳蒸气压值为Ph＝0.8Pa。随着温度的升高，汞蒸气压也会升高，更多的紫外辐射被汞自吸收，因而降低灯效，减少了光输出。

传统的荧光灯制灯工艺是引入液汞，由于注入液汞时无法精确控制汞量，导致灯内汞含量过多，一方面过量的汞会导致汞斑，另一方面对制灯环境及使用环境造成更多的污染。

目前普遍认同的是使用汞齐的方式，将液汞以固体合金形式引入荧光灯内，合金释放出汞蒸气，达到与液汞相同的功效。现有的汞齐制备工艺大致可分为两大类，一类是熔融滴制，另一类是混合压制。

熔融滴制法，是将与液汞混合的一种或多种金属在密闭容器中融解，与液汞充分混合后，滴制成液滴，通过冷却的方式，将合金液滴凝固成球体。该方法在生产过程中容易产生汞蒸气，从密闭容器中逸出，危害人体健康，污染生产现场。而在球体冷却阶段，普遍采用油类作为冷却介质，并且是将球体注入冷却介质中的直接冷却方式；这种冷却方式简单，经济，但却有着很多劣势。首先该方法冷却慢，耗时长；制备过程中会产生固体微粒分散漂浮在介质中，影响汞齐本身的纯度。此外球体凝结后从介质中取出必须进行脱脂，这增加了工艺的难度和复杂性，并且脱脂不彻底还会影响汞齐的质量，进而影响后续的制灯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的采用熔融滴制法制备汞齐的方法容易产生汞蒸汽，危害人体健康，污染生产现场，以及采用油类作为冷却介质，耗时长，影响汞齐纯度，必须进行脱脂等缺陷，提供了一种新的制备锌汞齐的工艺以及由该工艺得到的锌汞齐颗粒及其用途。本发明的制备工艺避免了锌汞齐液滴与冷却介质的直接接触，并且冷却介质也不使用油类介质，不但减少了二次污染同时还避免了后续的脱脂步骤，制备得到的锌汞齐颗粒在荧光灯的使用温度范围内有效地控制汞蒸汽压，可以精确控制引入灯内的汞量，最大限度地节约汞源，达到节能减排的效果。

本发明提供了一种锌汞齐颗粒的制备工艺，其包括下述步骤：(1)在惰性气体气氛下，将30-70wt％锌和30-70wt％汞于密闭容器中加热熔融至锌和汞混合均匀，得合金溶液；(2)在惰性气体气氛下，将所述合金溶液制成直径为0.5-2.0mm的合金液滴；(3)用液体间接冷却惰性气体气流，用冷却后的惰性气体气流于-150～-190℃冷凝所述合金液滴；(4)将冷凝后的合金液滴在温度为0-15℃，湿度为20-40％RH的惰性气体气氛中进行稳态化处理，即得锌汞齐颗粒。

步骤(1)中，所述容器的材质可选用任何能够承受500℃而不软化不变形的，且能够承受100psi压力的材料，如金属材料、陶瓷或玻璃等。所述金属材料优选铁、铜或不锈钢，更优选不锈钢。

步骤(1)中，所述的锌较佳地为锌片。所述的汞为液汞。

步骤(1)中，所述加热的温度采用本领域的常规温度，较佳地为450-500℃。

步骤(1)中，熔融后保持所述加热的温度以使汞和锌能够混合均匀为准，一般保持1-3小时。

步骤(1)中，保持所述容器中的压力较佳地为1-30psi。

步骤(2)中，所述合金液滴可采用滴制或用喷嘴制备的方法制得。所述的用喷嘴制备的方法按下述步骤进行：对所述合金溶液施加50-100psi的压力，使合金溶液通过振动的喷嘴形成所述合金液滴，所述喷嘴的振动频率为200-1000Hz，振动幅度为0.1-1mm。

步骤(3)中，所述的间接冷却是指在用液体冷却惰性气体气流的过程中，液体与惰性气体气流不接触。所述的液体可为沸点温度低于-150℃的任一液体，如液态空气、液氮、液氦或液氧等，较佳地为液氮。本发明中所述间接冷却的具体操作方法可为：采用一双层套管，将所述液体通入位于该双层套管内层管和外层管之间的区域，使惰性气体气流从该内层管中流过，即可将惰性气体气流冷却至-150～-190℃。

步骤(4)中，所述的稳态化处理的时间一般为1-7天。

在本发明一较佳的实施方式中，通过一排风过滤系统将制备过程中产生的汞蒸汽收集，净化制备环境，避免对工作人员和外界环境的伤害。

本发明中，所述的惰性气体采用本领域常规使用的各种惰性气体，如氩气、氦气或氖气等。