【正文】 等絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。在雜質(zhì)的景如向和氫純度保持不變的情況下 ， 則主要決定于還原溫度和料層的厚度。鎢還原熱力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)粉末層厚度和氫氣流速會(huì)對(duì)鎢晶體的形成和長(zhǎng)大產(chǎn)生明顯的影響。還原時(shí) ， 除痕量雜質(zhì)對(duì)粉末性能造成影響外 ， 還原的工藝條件對(duì)鎢粉的質(zhì)量起著決定性作用。第三種能阻止顆粒 長(zhǎng)大的雜質(zhì) ， 如 Al。 鎢粉生產(chǎn)中的雜質(zhì)元素及其作用 雜質(zhì)元素在鎢還原過程中的行為不僅取決于雜質(zhì)存在的形態(tài) ,而且也取決于還原工藝條件。燃燒產(chǎn)物經(jīng)破碎后 ,浸泡于 10%HCl (過量 30%)溶液中一定時(shí)間后過濾 ,然后用去離子水洗至中性 ,同時(shí)進(jìn)行濾液中無(wú) Ca2+、 Mg2+第四章 工業(yè)生產(chǎn)金屬鎢粉的研究和比較 14 的鑒定 ,再干燥 ,得到的濾渣再用 5%NaOH浸出后過濾 ,水洗至中性后用 10%HCl進(jìn)行淋洗 ,重復(fù)第一步干燥后得到鎢粉。這樣，化學(xué)物質(zhì)的凝聚導(dǎo)致成核，乃至它們之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生超細(xì)粉末。 圖 43 相轉(zhuǎn)移合成反應(yīng)關(guān)系 Fig Phase transfer synthesis reaction between 四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 13 武漢化工學(xué)院余世鑫 [13]等首次將精細(xì)有機(jī)合成的相轉(zhuǎn)移催法合成應(yīng)用于超細(xì)鎢粉的制備 ,采用獨(dú)特的離子交換高峰液的處理技術(shù) ,生產(chǎn)出超細(xì)顆粒鎢酸銨。如黃忠耿、傅練英、張立等 [9]和吳曉東等 [10]等科研工作者都曾采用藍(lán)鎢原料 ,通過氫還原來(lái)制取不同粒徑的超細(xì)鎢粉。噴霧干燥流化床工藝是將原始混合溶液經(jīng)氣體壓力霧化，生成細(xì)液滴并伴隨溶劑快速蒸發(fā)和溶質(zhì)快速沉積，從而可以從成分復(fù)雜的原始溶液中結(jié)晶出化學(xué)成分均勻即無(wú)相分離的前驅(qū)體粉末再將粉末進(jìn)行還原制備鎢粉。新生鎢粉的細(xì)顆粒并非在最后階段才出現(xiàn)的 ,而是在反應(yīng)過程中往往會(huì)有少量的 W粉在一些局部地區(qū)被還原出來(lái) ,并且剛剛還原出來(lái)的細(xì)顆粒鎢晶核的新鮮表面對(duì)還原反應(yīng)具有較強(qiáng)的催化作用 ,從而加快反應(yīng)速度。 適用于大規(guī)模生產(chǎn)。如鍛燒溫度低于 600℃ 則所得三氧化鎢的活性降低 ,將影響到鎢絲的質(zhì)量 。目前工業(yè)上均采用氫還原法 ,因?yàn)椴捎靡谎趸蓟蛱甲鬟€原劑 ,將導(dǎo)致碳化鎢的生 成 ,使致密金屬變脆 ,妨礙下一步的壓力加工。 鎢以鎢絲、鎢帶、鎢棒及其它各種鍛造元件被廣泛用于電子管生產(chǎn)、無(wú)線電技術(shù)和 X 射線技術(shù)中。所有這些合金都是用粉末冶金法制造的。鎢鈷鋼是含 11%15%的 W、 5%7%的 Mo、 11%13%的 Co 的硬磁材料。與硫酸、鹽酸則發(fā)生微弱作用，銷酸和王水對(duì)鎢的侵蝕作用稍微顯著。 鎢的化學(xué)性質(zhì) 鎢有以下化學(xué)性質(zhì)： (1)常溫下鎢在 空氣和氧氣中穩(wěn)定，在空氣中加熱至 400℃ 則顯著氧化，高溫下氧化成三氧化鎢 。國(guó)內(nèi)探明有鎢礦儲(chǔ)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(chǔ)量達(dá)到全國(guó)鎢礦總儲(chǔ)量的 80%以上。 常伴生于鎢礦中的元素有 Sn、 Mo、 Bi、 Cu、 Pb、 Zn、 Sb、 Au、 Ag、 Co、 Be、 Li、Nb、 Ta、 Re、 S、 P、 As 等，這些元素中， S、 P、 As、 Mo、 Ca、 Mn、 Cu、 Sn、 Si、 Fe、Sb、 Bi、 Pb、 Zn 等是鎢冶煉工藝和鎢制品中的有害雜質(zhì)元素，這些雜質(zhì)不能直接丟棄，需經(jīng)過技術(shù)處理富集回收，這樣既能變廢為寶、綜合利用，又不污染環(huán)境 [1]。 鎢的礦物 鎢是一種比較稀有的金屬元素，在地殼中的克拉克值僅為 1104。 1783 年分解鎢錳鐵礦（黑鎢礦）也制得黃鎢酸。在電子工業(yè)和電工材料方面 ， 鎢用于制造各種類型燈泡的燈絲 ， 是照明和各種電子管的重要材料。 1910 年美國(guó)通用電器公司的何力吉成功地采用粉末冶金法由鎢粉制成延性鎢絲。他用硝酸分解一種礦物 (現(xiàn)稱為白鎢礦 )， 析出了尚未發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì) ， 各種試驗(yàn)證明它是一種新元素的酸 )鎢的化合物 ,稱為黃鎢酸。最后在生產(chǎn)工藝的介紹中本文挑選了目前工業(yè)上最常用 的三氧化鎢還原法制作鎢粉的方法以及各種超細(xì)鎢粉的生產(chǎn)方法做出了 分析和研究 。 XXXXXX 畢業(yè)論文 鎢粉生產(chǎn)工藝的研究 學(xué) 生： XXX 學(xué) 號(hào)： XXXX 專 業(yè)：物理學(xué) 班 級(jí)： XXXX 指導(dǎo)教師： XXXXX XXXXXXXXX 二 O 一三 年 六 月 摘 要 I 摘 要 鎢粉在工業(yè)生產(chǎn)中占著越來(lái)越重要的位置，本文著重對(duì)鎢粉的生產(chǎn)工業(yè)做出來(lái)研究，其中包括研究鎢金屬的性質(zhì)和用途，鎢的物理性質(zhì)；化學(xué)性質(zhì)以及鎢的實(shí)際用途。 關(guān)鍵詞 ：鎢粉；性質(zhì)用途；工業(yè)研究；超細(xì)鎢粉； 三氧化鎢氫還原法 ABSTRACT II ABSTRACT Tungsten powder in industrial production occupied an increasingly important position, this paper focuses on the production of tungsten powder made out of industrial research including research on the production of tungsten, tungsten physical properties。 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。 19231925 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。在原子能工業(yè)上 ， 鎢可以作為包套材料合金的添加劑以及某些高溫部件。相繼用木炭還原三氧化鎢而制得鎢粉。鎢幾乎存在于各類礦石中，只是 含量很低，得益于地質(zhì)的不斷運(yùn)動(dòng)造成了鎢的富集，從而形成能被人類開發(fā)的鎢富集礦。 鎢的資源 地殼中的鎢含量約為百萬(wàn)分之一點(diǎn)一，其相對(duì)豐度序在金屬中居第十八位。 鎢在礦石中的含量并不高，一般含 WO3為百分之零點(diǎn)幾，最 富的礦也不過含 2～ 4%的三氧化鎢。 (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(hù)氣氛。 鎢的用途 在所有的有色金屬中，鎢享有 “耐高溫冠軍 ”的稱號(hào)，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(shí)，才能進(jìn)行壓力加工。與鎢鈷鋼不同，鎢磁鋼是含 %%的 W、 %%的 C、%%的 Cr 的永磁體鋼 [3]。在溫度高達(dá) 1050~1150℃ 時(shí)，它們?nèi)跃哂泻芨叩挠捕燃澳湍バ?。鎢是白織燈絲和螺旋絲的最好材料。生產(chǎn)硬質(zhì)合金用的鎢粉允許其中含有雜質(zhì)碳 ,可采用碳化原法 ,但碳還原法配碳量難于控制準(zhǔn)確 ,該法也常被氫還原法代替。如溫度低于 450℃ ,則仲鎢酸按不一定能完全分解為三氧化鎢 ,這對(duì)于其后的還原過程及鎢的性能都不利 。 (3)多管爐 (九、十一、十三管爐 ) 十三管爐：直徑 76mm 無(wú)縫不銹鋼管 13 根，有 5 個(gè)加熱帶。 (4)鎢氧化物的揮發(fā)：三氧化鎢在 400℃ 開始揮發(fā) ,在 850℃ 于 H:中則顯著揮發(fā) 。徐志昌等 [8]以偏鎢酸銨（ AMT）為原料經(jīng)噴霧干燥后，放入流化床多孔板上煅燒，再將所得氧化鎢經(jīng)氫氣還原制得了聚集后的平均粒徑為 470 nm左右的超細(xì)鎢粉。傅小明等 [11]利用紫鎢連續(xù)循環(huán)三次還原兩次氧化工藝 ,制備出粒度分布在0111~0195Lm之間的亞微米鎢粉 。然后在通用的回轉(zhuǎn)管爐煅燒和四管爐還原 ,采用高純氫氣和粉末鈍化技術(shù) ,制得粒度為 4070nm鎢粉。用等離子體可以制備超細(xì)、納米級(jí)球形鎢粉、碳化鎢粉或 WCCo 復(fù)合粉。 該方法原料便宜 ,來(lái)源廣 ,生 產(chǎn)工藝具有高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)而引起世界各國(guó)的普遍重視。鎢還原制粉過程中的雜質(zhì)大致可分為 : (l)能全部揮發(fā)除去的雜質(zhì) ， 典型的有 Z、 S、 Cl、 F等 ； (2)能部分揮發(fā)除去的雜質(zhì) ， 典型的有 Na、 K、 Li、 B、 P等 ； (3)可全部保存下來(lái)的雜質(zhì) ， 如 Sn、 Ni、 Cu、 Al、 Mg、 Ca、 Ba 等 ； (4)在還原過程中可能增加的雜質(zhì) ,如 Fe、 Ni、 C、 Na 和 C1 等 ； (5)聚集在晶界上使產(chǎn)品的強(qiáng)度和塑性 降低的氣體雜質(zhì) ， 如 O H N2等。主要是它在晶面上生成穩(wěn)定的氧化物膜 ,從而阻止了鎢晶粒長(zhǎng)大。因此要制備符合技術(shù)要求的鎢 粉 ， 除了對(duì)原料質(zhì)量嚴(yán)格控制外 ， 還必須對(duì)還原土藝進(jìn)行嚴(yán)格的控制。晶粒形成與長(zhǎng)大取決于水蒸汽形成速度及其從物料層中排出速度之間的差值。 四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 17 第六章 結(jié) 論 我國(guó)擁有豐富的鎢資源 ,是世界最大的鎢產(chǎn)品生產(chǎn)和出口國(guó) ,近年來(lái)先后從國(guó)外引進(jìn)了生產(chǎn)硬 質(zhì)合金的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備 ， 目前中國(guó)在鎢科研和開發(fā)方面具有舉足輕重的世界地位 。成為目前最適用的鎢粉生產(chǎn)工藝方法。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝 !在論文工作中，遇到了 許許多多這樣那樣的問題，有的是專業(yè)上的問題，有的是論文格式上的問題，一直得到 沈老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我的論文可以又快又好的完成，沈老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘我的沈老師對(duì)我的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，再一次向他表示衷心的感謝，感謝四川理工為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，感謝 我所有的任課老師在 學(xué)習(xí)、生活上的無(wú)私幫助 ! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向 學(xué)校和老師們 致以最崇高的謝意 ！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授 ！ 文獻(xiàn)綜述 20 鎢粉生產(chǎn)工藝的研究 文獻(xiàn)綜述 課題研究的 背景和 意 義 鎢是 1781 年瑞典藥劑師卡爾威廉舍耶爾 (1742 一 1786)發(fā)現(xiàn)的。 1909年 ,人們又研究出可塑性鎢的方法 ,從此 ,鎢在電工方面的應(yīng)用才得到發(fā)展。鎢幾乎存在于各類礦石中，只是含量很低，得益于地質(zhì)的不斷運(yùn)動(dòng)造成了鎢的富集，從而形成能被人類開發(fā)的鎢富集礦。在元素中居第二十六位。 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(diǎn)： 3410177。 (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。全世界開采出來(lái)的鎢礦，有 70%運(yùn)用于優(yōu)質(zhì)鋼冶煉， 20%運(yùn)用于生產(chǎn)硬質(zhì)鋼，剩下的 10%用于其它用途。目前工業(yè)上均采用氫還原法 ,因?yàn)椴捎靡谎趸蓟蛱甲鬟€原劑 ,將導(dǎo)致碳化鎢的生成 ,使致密金屬變脆 ,妨礙下一步的壓力加工。 氧化鎢氫還原是目前工業(yè)生產(chǎn)鎢粉廣泛采用的方法。目前工業(yè)上均采用氫還原 法原因是采用一氧化碳或碳作還原劑 ,將導(dǎo)致碳化鎢的生成 ,使致密金屬變脆 ,妨礙下一步的壓力加工。 所有的超細(xì)鎢粉的生產(chǎn)方法中各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。因此要制備符合技術(shù)要求的鎢粉 ,除了對(duì)原料質(zhì)量嚴(yán)格控制外 ,還必須對(duì)還原土藝進(jìn)行嚴(yán)格的控制。氫還原法所得的鎢粉的純度較高 ,且易于控制粉末的粒度。廣泛采用的高速鋼含 10%25%W、 4%5%Cr、 %%V、 5%6%Co、 %2%C。 (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。秒 中國(guó)的鎢資源極為豐富，出口量和儲(chǔ)量都是世界第一。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(xiàn)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。 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(dú)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(guó)在國(guó)際上最具有優(yōu)勢(shì)地位的礦產(chǎn)資源之一。 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。 但 在