【正文】 他用途的鎢粉均通過還原三氧化鎢的方法制取。廣泛采用的高速鋼含 10%25%W、 4%5%Cr、 %%V、 5%6%Co、 %2%C。 鎢的實際用途 在所有的 有色金屬中，鎢享有 “耐高溫冠軍 ”的稱號，它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，硬度也高，只有加熱到很高溫度時，才能進行壓力加工。 (6)常溫下鎢不與水發(fā)生反應(yīng)，高溫下則被水氧化成三氧化鎢。 (2)鎢不與氫氣發(fā)生作用，故鎢冶金過程中可以采用氫氣做保護氣氛。秒 國內(nèi)探明有鎢礦儲量的省份主要有江西、湖南、廣西、福建、河南、云南、廣東、甘肅，這些省的鎢礦儲量達(dá)到全國鎢礦總儲量的 80%以上。中國的鎢資源極為豐富，出口量和儲量都是世界第一。黑鎢礦也很脆，帶弱磁性 [2]。白鎢礦又叫鎢酸鈣礦，主要成分是鎢酸鈣，最常見的顏色為灰白色，白鎢礦比較脆，表面文獻綜述 21 呈現(xiàn)貝殼狀或參差狀斷口，在紫外燈照射下，可發(fā)出淺藍(lán)色熒光。 為維護國家利益、戰(zhàn)略利益、經(jīng)濟安全、國防安全和行業(yè)健康有序發(fā)展，對中國鎢礦資源的優(yōu)勢要有全面、清醒的認(rèn)識，對鎢的生產(chǎn)技術(shù)的研究和創(chuàng)新 已成當(dāng)今工藝發(fā)展的重中之重。 1923 一 1925 年 ,人們研制碳化鎢基硬質(zhì)合金 ,1926 年開始工業(yè)生產(chǎn) ,這是鎢冶金發(fā)展的重要階段 鎢 因其獨特的性能和在廣泛領(lǐng)域內(nèi)難以替代的用途而成為一種具有特殊戰(zhàn)略意義的稀有金屬礦產(chǎn)資源，是中國在國際上最具有優(yōu)勢地位的礦產(chǎn)資源之一。 1893年 ,人們研究出從鎢精礦生產(chǎn)鎢鐵的方法 1900年 ,成功地制成高速切削工具用的鎢鋼。 1783 年 ,西班牙人又從另一種礦物中 (現(xiàn)稱為黑鎢礦 )析出了此新元素的酸。 參考文獻 18 參考文獻 [1]屠海令 ,趙國權(quán) ,郭青蔚 .有色金屬冶金、材料、再生與環(huán)保 [M]北京 :化學(xué)工業(yè)出版 ,2020； [2]莫似浩 .鎢冶煉的原理和工藝 [M].北京 :輕工業(yè)出版社 ,1984； [3]李洪桂 . 金屬冶金學(xué) [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1993； [4]曾紹連，李衛(wèi) . 鎢增強鋼鐵基耐磨復(fù)合材料的研究和應(yīng)用 [J]. 特種鑄造及有色合金， 2020； [5]張文毓 . 鎢高速工具鋼發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用進展 [J]. 船舶物資與市場， 2020； [6]李紅英 .耐磨合金應(yīng)用研究 [J]. 湖南冶金， 2020； [7]陳世瑞 .鎢 及仲鎢酸 銨 [J].江西冶金 ,1997； [8]徐秀茹 ,吳建社 .中國鎢業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展對策的分析研究 [J].中國鎢業(yè) ,1998； [9]趙武壯 .中國鎢業(yè) [J].中國鎢業(yè) ,2020； [10]屠海令 ,趙國權(quán) ,郭青蔚 .有色金屬冶金 、 材料 、 再生與環(huán)保 [M]工北京 :化學(xué)工業(yè)出版 ,2020； [11]唐振方 ,劉彭義 ,葉勤 ,等離子體反應(yīng) [J].機械工程材料 ,2020； [12]李勁鳳 ,鄭子樵 .自蔓延高溫合成工藝簡介 [l].稀有金屬與硬質(zhì)合金 ,2020； [13]周彩樓 .自蔓延高溫合成技術(shù) [J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報 ； [14]顧建忠 .自蔓延高溫合成工藝及其應(yīng)用 [l].特殊鋼 ,1994； [15]廖寄喬 ,黃志鋒 ,呂海波 ， 不同氧化鎢氫還原制取超細(xì)鎢 粉 [J].中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報 ,2020； [16]陶正已 .近十年來鎢粉和碳化鎢粉的研究和開發(fā) [J].硬質(zhì)合金 ,1992； [17]黃培云 .粉末冶金原理 [M].北京 :冶金工業(yè)出版社 ,2020； [18] 吳曉東 ,柴永新 ,傅明喜 .藍(lán)鎢氫還原工藝及其還原機理的探討 [J].硬質(zhì)合金 ,2020。 但 在實際生產(chǎn)中卻有燃燒速度和反應(yīng)過程難以控制等缺點。 所有的超細(xì)鎢粉的生產(chǎn)方法中各有各的優(yōu)缺點。 工業(yè)上生成可鍛致密金屬鎢與硬質(zhì)合金的鎢粉以及其他用途的鎢粉均通過還原三氧化鎢的方法制取。還原過程中 ， 粉末的粒度 ， 粒度分布毛形狀主要取決于反應(yīng)歷程和氣相遷移的條件。反之 ,則導(dǎo)致鎢粉 顆粒細(xì)化。 從 W 的整個轉(zhuǎn)變過程是通過化學(xué)氣相遷移進行的 ， 所有中間相都可形成較完整的小晶面晶體。目前平均粒度在 ～ 100微米范圍的鎢粉均可制造出來 ， 但氫還原制取鎢粉粒度一般為 1～ 10微米之間 ,而工業(yè)需要鎢粉粒度在 ～ 5 微米范圍內(nèi) ， 而且它們又分成很多種類型 。 鎢粉生產(chǎn)中的質(zhì)量控制 氧化鎢氫還原是目前工業(yè)生產(chǎn)鎢粉廣泛采用的方法。堿金屬是促進團?；?， 并提高鎢晶粒間結(jié)合力的典型元素、因為堿金屬形成低熔點的低氧鎢青銅 ,使鎢晶粒被熔化的鎢青銅粘合在一起 ， 形成高強度結(jié)合的團粒。 第二種對鎢粉顆粒無明顯影響的雜質(zhì) ， 這類雜質(zhì)主要為 Ca 和 Mg。其中最重要的作用有 ： (1)對鎢粉粒度的影響 關(guān)于雜質(zhì)對鎢粉粒度的影響資料報道不多 ,按目前已知雜質(zhì)對鎢粉粒度的作用大致有二種情況 ： 第一種能促進鎢粉顆粒長大的雜質(zhì)。為了制備符合技術(shù)要求的鎢粉 ， 除嚴(yán)格控制制粉工藝條件 之外 ， 對原料的純度、顆粒大小和粒形等的要求也是很重要的。因此 ,該方法目前僅停留在實驗室研究的初步階段 ,還需要深入研究。其基本工藝為 :原料 CaWO Mg粉混合后 ,用壓樣機在不同壓力下壓制成直徑為 20mm的壓坯 , SHS合成過程是在其自制的反應(yīng)器中和氬氣氛下進行的 ,平行于試樣表面的鎢絲作為點火源。 等離子體法制備的鎢粉粒子質(zhì)量好 ,干凈，受污染少 ,尺寸小 ,尺寸分布范圍窄。這些化學(xué)物質(zhì)反復(fù)地相互碰撞，即使在高溫下也沒有凝聚，它們的動態(tài)處于類似一準(zhǔn)平衡狀態(tài)，其結(jié)果是化學(xué)物質(zhì)的吸引力高于碰撞的排斥力，因為化學(xué)物質(zhì)在低溫下的動能比較低。 等離子體技術(shù)是在高溫（ 5 000～ 10 000 K）、高導(dǎo)熱條件下，使化學(xué)物質(zhì)處于原子、離子、游離基、激發(fā)分子等高能狀態(tài)，利用其反應(yīng)來制備新的物質(zhì)，在這極高的加熱速度和超高速冷凝過程（ 106107℃ /min）中，有可能獲得高熔點非氧化物超微粒子或非平衡物質(zhì)。反應(yīng)時 ,催化劑把一種實際參加反應(yīng)的實體 (如負(fù)離子 )從一相轉(zhuǎn)移到另一相中 ,使之與底物 相遇而順利發(fā)生反應(yīng) （ 如圖 43所示 ） 。從而獲得不同粒度的鎢粉。不管采用藍(lán)鎢、紫鎢或黃鎢 ,只要控制料層相當(dāng)薄 ,溫度相當(dāng)?shù)?,且通高流量的干氫 ,在傳統(tǒng)的推舟式 爐或轉(zhuǎn)爐中都能生產(chǎn)超細(xì)鎢粉。早期國內(nèi)外鎢粉生產(chǎn)多以鎢酸 (H2WO4)和黃色氧化鎢 (簡稱黃鎢 , WO3)為原料。 噴霧干燥法 流化床法采取噴霧干燥工藝對原料進行特殊處理，再將原料煅燒后在氫氣氣氛下一步還原制備鎢粉。而鎢氧化物的揮發(fā)與水蒸氣有密切關(guān)系 ,當(dāng) WO3轉(zhuǎn)入氣相 ,或者形成易揮發(fā)的化合物 WOxHy 時 ,還原過程便具有均相反應(yīng)的特征 ,從而引起反應(yīng)過程的加速。 ,其粗糙的顆粒表1– 卸料口開關(guān)裝置； 2– 卸料冷卻器； 3– 爐管上支架； 4– 爐管下支架； 5– 供氫系統(tǒng)（管道、閥門、儀表）； 6– 砌體； 7– 爐管； 8– 發(fā)熱體裝置； 9– 防護罩； 10– 爐體； 11–爐管方閥蘭墊； 12– 裝料室； 13– 裝料口爐門開關(guān)裝置； 14– 推料裝置； 15– 防爆器； 16– 拉環(huán)； 17– 爐架； 18– 熱電偶； 19– 彎管； 20– 擺架 四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 11 面及高反應(yīng)活性對反應(yīng)速度有促進作用； 性 ,； ,控制著總的還原速度 ,為了提高反應(yīng)速度一般應(yīng)避免 WOZ的生成 。鉬絲爐，可在 1200℃ 使用，用于粗顆粒鎢粉制備。 其化學(xué)反應(yīng)式如下 ： 10WO3＋ H2 ＋ H2O 50/＋ H2 50/＋ H2O 25/＋ H2 25/18WO2＋ H2O 1/2WO2＋ H2 1/＋ H2O 10/＋ H2 10/9WO2＋ H2O WO3＋ 2H2 W＋ 2H2O (1) 回轉(zhuǎn)式 還原爐 （結(jié)構(gòu)如圖 41） 圖 41 回轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)圖 Fig Rotary kiln structure 常用于一次還原 (WO3 →WO 2)，外管尺寸 (Φ300～ 400)(4500～ 5500)，傾斜角 ～40 爐管轉(zhuǎn)速 3～ 6r/min 1卸料斗； 2–爐尾密封裝置； 3–爐管； 4–后托輪裝置； 5–震打器； 6–保溫層； 7–爐架； 8–發(fā)熱體 裝置； 9–爐殼； 10–前托輪裝置； 11–鏈輪； 12–爐頭密封裝置； 13–除塵氣箱； 14–送料裝置； 15–鏈輪； 16–套筒滾子鏈； 17–彈性聯(lián)軸接； 18–機座； 19–鏈輪； 20–套筒滾子鏈； 21–擺線針齒減速機； 22–彈性聯(lián)軸接； 23–機座； 24–電磁調(diào)速電動機 第四章 工業(yè)生產(chǎn)金屬鎢粉的研究和比較 10 (2)四管還原爐 (結(jié)構(gòu)圖如圖 42) 圖 42 四管還原爐 Fig Four reduction furnace 爐管尺寸 :(200～ 300) (60～ 70)4000， 3～ 4個加熱帶。 氫氣還原 WO3 的反應(yīng)是一個混合反應(yīng)體系 ， 十分復(fù)雜 ， 需要經(jīng)過一系列的中間氧化鎢階段。仲 鎢酸銨的鍛燒溫度則根據(jù)三氧化鎢的用途而定 ,如三氧化鎢預(yù)定用于生產(chǎn)鎢鋁絲 ,則鍛燒溫度低些 ,通常為 500一 550℃ 、鍛燒 4小時 ,以便得到隨后較容易與添加劑形成雜多絡(luò)合物的三氧化鎢 。 三氧化鎢為檸檬黃色粉末 ,密度 ,熔點約 1470℃ ,沸點在 1700一 2020℃之間 ,高于 800℃ 顯著升華 ,可溶于無機酸中 ,也溶于堿中生成鎢酸鹽 ,易被氫還原。還原方法有氫還原法和碳還原法 (一氧化碳或碳作還原劑 )兩種。鎢絲用于制造電子振蕩管的直熱陰極和柵 極、高壓整流器的陰極及各種電子儀器的旁熱陰極加熱器。在火箭生產(chǎn)技術(shù)中，以及要求高熱強度的其它部件中，鎢和其它難熔金屬的合金用作熱強材料 [4]。由硬質(zhì)合金制造的模具、量具的壽命比合金 工具鋼提高了 15140倍。主要用于加工鋼的某些合金中，還含有鈦、鉭和鈮的碳化物。硬質(zhì)合金是由難熔金屬的化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合 金材料。 除高速切削鋼以外，還廣泛采用其它的合金工具鋼，合 金工具鋼中的鎢鋼含有%%的 W；鉻鎢硅鋼含有 %%的 W；鉻鎢鋼中含有 %%的 W；鉻鎢錳鋼中含有 %%的 W。全世界開采出來的鎢礦，有 70%運用于優(yōu)質(zhì)鋼冶煉， 20%運用于生產(chǎn)硬質(zhì)鋼，剩下的 10%用于其它用途。 (8)常溫下鎢對任何濃度的 H2SO4， HCL， HF 及王水都是穩(wěn)定的，加熱至 100℃ 時，鎢在氫氟酸中仍是穩(wěn)定的。 (4)在高溫下鎢與硼、碳、硅、氮、硫等作用生成相應(yīng)的二元化合物。厘米； (11)輻射能： 135瓦 /厘米 2（ 2700℃ ）； (12)布式硬度：（ 2～ 25） 103牛頓 /毫米 2； (13)抗張強度極限：（ ～ ） 103牛頓 /毫米 2； (14)彈性模量：（ ～ ） 105牛頓 /毫米 2。 鎢的一些物理性質(zhì)具體如下： (1)密度： ～ /厘米 3； (2)原子體積： 3/摩爾； (3)熔點： 3410177。隨著我國鎢冶金工業(yè)的發(fā)展，鎢的精礦出口正逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榘氤善芳版u的深度加工產(chǎn)品出口。世界上有鎢礦蘊藏的國家主要有中國、加 拿大、俄羅斯、奧地利、巴西、緬甸、韓國、玻利維亞、葡萄牙、美國、澳大利亞等。黑鎢礦也很脆， 帶弱磁性。白鎢礦又叫鎢酸鈣礦，主要成分是鎢酸鈣，最常見的顏色為灰白色，白鎢礦比較脆，表面呈現(xiàn)貝殼狀或參差狀斷口，在紫外燈照射下，可發(fā)出淺藍(lán)色熒光。目前世界上的鎢產(chǎn)量已超過 30000噸 /年。 1847年發(fā)表了制造鎢酸鈉、鎢酸和金屬鎢的方法的專利。四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 3 第 二 章 鎢冶金概論 鎢冶金簡史 1781 年用銷酸分解鎢酸鈣礦（白鎢礦）制得