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钨粉的制备

时间:2015-10-17 14:09:58来源:本站人气:1033

      粉末冶金工业中所用钨粉是由氢还原三氧化钨制得的。钨的氧化物中比较稳定的有4种:黄色氧化钨(a相)-WQ3;蓝色氧化钨(β相)—WO2.90;紫色氧化钨(γ相)—WO2.72,褐色氧化钨(δ相)—WQ2。WO3又有不同的晶型。第一种晶型从室温到720℃是稳定的,为单斜晶型;第二种晶型在720~1100℃是稳定的,为斜方晶型;还有一种晶型在1100℃以上稳定。

      钨有两种同素异晶体:a-W和β—W。a-W为体心立方晶格,点阵常数为0.316nm;β-W为面心立方晶格,点阵常数为0.5036nm。β-W在低于630℃时由氢还原三氧化钨而生成,其特点是化学活性大,易自燃。β-W转变为a-W的转变点为630℃,但不发生a-w→β-W的逆转变。

      1.氢还原法生产钨粉的基本原理

      氢还原三氧化钨分4个阶段进行,按下列反应相应地生成4种钨的氧化物:WO3、WO2.90、WO2.72、WO2。
      实际上,三氧化钨的还原并非严格地遵守反应过程4个阶段的顺序(WO3→WO2.90→W2.72→WO2)。干燥氢气或稍湿的氢气在高于650℃时,便可将氧化物WO2.90直接还原为α一W,如果氢气湿度大,氧化物wch.90。直接被还原成w02。这时,还原过程分3个阶段进行:WO3→WO2.90→W02→W。仅在温度高(高于750℃)、升温快和湿度大的情况下,才能生成wch.72,此时还原过程由4个阶段组成。

       2.影响还原过程的因素

      钨生产过程中,为了保证最终产品的质量,还原过程必须严格地控制钨粉的含氧量及钨粉的粒度。

      还原过程中影响上述两个指标的因素有以下几个:

      (1)温度:还原温度过低时,还原速度慢,产出的钨粉未得到充分还原,其含氧量高。但是温度过高时,一方面会促使颗粒过大,另一方面,对二次还原来说,温度过高影响炉管寿命。

      (2)氢气湿度:在还原过程中,氢气不断与三氧化钨中的氧作用,生成水而使三氧化钨变成钨。因而只有不断排除氢气中的水蒸气,保持氢气低于一定的湿度,才有利于还原过程的继续进行。否则将会降低还原速度而使还原过程进行不充分,导致产品含氧量增高。同时,氢气湿度的增大也会造成产品粒度的增大。

      (3)料层厚度:还原过程中料层过厚时,由于下层的料与氢气接触不良,以及还原过程中产生的水蒸气难以及时排除,造成产品含氧量高,料层过厚也会造成产品颗粒的急剧增大。

      (4)推舟速度:推舟速度过快时,WO3不能充分还原,使产品含氧量高。

      (5)氢气流速:流速过低时还原反应不能充分进行,造成产品含氧量增高,但流速过大,烧舟中的料易被氢气带走,造成钨的损失。

      总之,用氢还原法生产钨粉的过程中,为控制钨粉的含氧量及钨粉的粒度,应采取适当的还原温度、氢气流速,同时还要控制氢气的湿度,料层厚度和推舟速度。

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