冶金百科 | 鉬冶煉主要方法 - 金屬鉬粉的制備

2024-01-04 10:25:50 來(lái)源：中冶有色技術(shù)網(wǎng)

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簡(jiǎn)介：金屬鉬粉的制備主要包括鉬氧化物制備和鉬氧化物還原兩個(gè)階段。傳統(tǒng)的鉬粉冶煉工藝都是以三氧化鉬為原料經(jīng)還原制取鉬粉，三氧化鉬的制取可采用多鉬酸銨煅燒法生產(chǎn)，也可用鉬焙砂升華法制得。

金屬鉬粉的制備

金屬鉬粉的制備主要包括鉬氧化物制備和鉬氧化物還原兩個(gè)階段。傳統(tǒng)的鉬粉冶煉工藝都是以三氧化鉬為原料經(jīng)還原制取鉬粉，三氧化鉬的制取可采用多鉬酸銨煅燒法生產(chǎn)，也可用鉬焙砂升華法制得。

煅燒法制取三氧化鉬

將仲鉬酸銨在450~500℃溫度下進(jìn)行分解，析出其中的氨氣和水，得到三氧化鉬產(chǎn)品，其反應(yīng)原理如下：

3(NH₄)₂O . 7MoO₃. 4H₂O→7MoO₃+6NH₃↑+7H₂O↑

目前，工業(yè)上常用的煅燒設(shè)備有回轉(zhuǎn)管爐和四管爐。四管爐所得的三氧化鉬結(jié)晶較為完整，雜質(zhì)鐵的含量要比回轉(zhuǎn)管爐低;但四管爐需用舟皿裝料，多采用人工裝卸料，各管的溫度難以控制一致，舟皿底層的排氣較差，三氧化鉬顆粒的均勻性和操作條件均不如回轉(zhuǎn)管爐。回轉(zhuǎn)爐的機(jī)械化程度高，操作簡(jiǎn)單，排氣良好，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定。因此，生產(chǎn)中大多數(shù)企業(yè)采用回轉(zhuǎn)管爐進(jìn)行生產(chǎn)?；剞D(zhuǎn)管爐由爐體、給料系統(tǒng)等部分組成，爐管材質(zhì)為不銹鋼，爐體傾斜度為3°~4°?；剞D(zhuǎn)管爐煅燒的工藝技術(shù)條件為：爐管轉(zhuǎn)速為4r/min，加料量為1~1.5kg/min，爐溫控制在550~600℃，適當(dāng)控制爐內(nèi)負(fù)壓。煅燒后的三氧化鉬呈淡黃色或黃綠色，松裝密度為1.2~1.6g/cm3。

升華法制備純?nèi)趸f

鉬焙砂中三氧化鉬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低，當(dāng)溫度低于熔點(diǎn)(795℃)時(shí)三氧化鉬開(kāi)始升華，以三聚合MoO₃形態(tài)進(jìn)入氣相，其他雜質(zhì)仍留在固相中，從而使MoO₃得到提純。生產(chǎn)過(guò)程中，升華溫度一般控制在1000~1100℃，雜質(zhì)銅、鐵、硅、鈣等都留在固相中。當(dāng)處理含鉛較高的物料時(shí)，由于鉬酸鉛在1050℃時(shí)開(kāi)始有微量揮發(fā)，因此溫度應(yīng)控制在1000℃左右以避免鉛對(duì)產(chǎn)品的污染。工業(yè)上采用帶旋轉(zhuǎn)爐底的升華爐進(jìn)行生產(chǎn)。旋轉(zhuǎn)電爐與水平面呈25°~30°夾角，爐底鋪有石英砂，在石英砂上再鋪鉬焙砂。在900~1000℃時(shí)，爐內(nèi)物料開(kāi)始升華，同時(shí)往爐內(nèi)通入空氣，三氧化鉬蒸氣連同空氣一起進(jìn)入收塵風(fēng)罩，在負(fù)壓作用下進(jìn)入布袋收集。60%~70%的三氧化鉬蒸氣進(jìn)入布袋，得到純?nèi)趸f產(chǎn)品，30%~40%未揮發(fā)的三氧化鉬殘留在爐料內(nèi)，通過(guò)濕法分解進(jìn)行回收。影響升華過(guò)程及產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素有溫度、氣流速度和鉬焙砂的質(zhì)量。升華溫度一般控制在900~1100℃，溫度過(guò)低會(huì)降低生產(chǎn)效率，溫度過(guò)高導(dǎo)致雜質(zhì)含量超標(biāo)，同時(shí)對(duì)設(shè)備的要求也提高?？諝饬魉賹?duì)升華速度影響很大，顯著影響三氧化鉬的揮發(fā)速度，空氣流速在0.2cm/s時(shí)，純?nèi)趸f的揮發(fā)速度僅為12.3kg/(m2·h)，當(dāng)流速增加到0.3cm/s時(shí)，純?nèi)趸f的揮發(fā)速度可達(dá)110kg/(m2·h)。

氧化鉬氫還原

金屬鉬粉可用三氧化鉬或二氧化鉬為原料，經(jīng)氫或碳等還原制取^【42-43】。具體制備原理如下：

(1)MoO₃兩段還原法

MoO₃+H₂=MoO₂+H₂O

MoO₂+2H₂=Mo+2H₂O

(2)MoO₃一段還原法

MoO₃+3H₂=Mo+3H₂O

(3)MoO₂一段還原法

MoO₂+2H₂=Mo+2H₂O

其中二段還原法應(yīng)用最為普遍，一段還原法多用于制備特殊用途的鉬粉。在二段氫還原過(guò)程中，三氧化鉬在450~550℃階段還原后轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸f，二氧化鉬在850~950℃二階段還原后轉(zhuǎn)變?yōu)殂f粉。用于鉬粉的還原爐種類(lèi)較多，目前業(yè)上主要采用的十三管電爐、四管馬弗爐和十四管電爐等。氧化鉬氫還原法生產(chǎn)鉬粉的成本較低，易于工業(yè)化，產(chǎn)出的鉬粉純度較高，粒徑通常在微米級(jí);缺點(diǎn)在于周期較長(zhǎng)、反應(yīng)溫度較高。

鉬酸銨氫還原

部分廠家采用兩步法(也稱(chēng)一次還原法)生產(chǎn)鉬粉，將鉬酸銨焙燒與第一階段還原合并，溫度控制在500~600℃，得到的MoO粉末在氫氣氣氛中逐漸升溫到1100℃以上，保溫一定時(shí)間還原成鉬粉。與二段還原法相比，該法可簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，所得鉬粉的純度、顆粒形狀與二段還原法相當(dāng)，但該法得到的鉬粉顆粒較粗，其制備的燒結(jié)坯密度較低。因此，該方法的產(chǎn)品很少用于鉬絲生產(chǎn)。