编号：FTJS107880
篇名： 深度还原法制备低氧钨粉的工艺研究与调控
作者： 杨争媛
关键词： 钨粉; 初级还原; 多级深度还原; 镁热自蔓延;
机构：东北大学
摘要： 钨作为一种稀有高熔点金属,地壳丰度低,具有高熔点、高密度、高硬度、化学性质稳定等一系列优点,其制品更是被广泛用于冶金、航天航空、船舶、核能等各大制造领域中,成为现代社会大生产中不可或缺的重要功能性材料。目前,金属钨粉的工业生产方法以钨氧化物氢还原法为主,其存在工艺流程长、效率低等问题。本文以团队提出的高价金属氧化物多级还原制备高品质粉体理念为指导,在系统分析钨氧化物还原过程中价态演变规律后,提出了多级深度还原制备金属钨粉的新思路,为实现金属钨粉的低成本清洁制备提供了理论依据和技术支撑。 论文主要研究工作如下: (1)热力学分析表明:Mg/Ca还原WO3生成金属钨反应体系的绝热温度分别为3680K和3862K,大于1800K的热力学判据,反应可以自发进行。Mg/Ca还原WO3时,温度高于800℃,还原经历WO2.72阶段,WO3的还原依照WO3→WO2.9→WO2.72→WO2→W的顺序进行,可能生成MgO·WO3和CaO·WO3等副产物,采用Ca深度还原可将MgO·WO3等副产物还原成W。 (2)自蔓延一次还原试验研究表明:自蔓延浸出产物的氧含量受反应物配比影响很大,最低可达1.01%;稀释剂的添加对自蔓延反应起抑制作用,降低了体系的绝热温度;制样压力与反应初始压力对其影响不大;自蔓延产物明显呈球状;经深度还原后,产品钨粉形貌粒度可进一步优化,还原过程引入的杂质也被除去。 (3)酸浸试验研究表明:自蔓延酸浸产物物相受酸浸过程影响不大,主要以W及低价钨氧化物WOx(x<3)为主,无MgO杂质相;自蔓延浸出产物中的部分W会随着浸出时间的延长和温度的升高二次氧化,使得自蔓延浸出产物的氧含量逐渐上升,而固液比及酸浓度对杂质O的除去起促进作用;经深度还原后,WOx(x<3)物相被有效还原去除。 (4)多级深度还原试验研究表明:一次还原产物浸出后深度还原效果明显优于直接进行深度还原效果。一次还原产物浸出后进行深度还原时,深度还原产物中氧含量最低为0.075%,Ca、Mg杂质总残留量小于0.05%,钨粉的纯度大于99.9%。