高純六氯化鎢制備可行性研究報(bào)告(編輯修改稿)
2025-05-31 22:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2 MOS4+ 8NH3↑+4H2O（NH4）2 MOS4+2HCl→MOS3↓+5 NH4Cl+H2S↑MOS3850→MOS2+S（氬氣保護(hù)）可見，用鉬酸銨作原料的所謂四硫化鉬酸銨合成MOS2，其工藝流程也長(zhǎng)，設(shè)備投資大，生產(chǎn)過程排出有毒氣體硫化氫H2S和含有氨——氮的廢水，須投入大量的環(huán)保治理費(fèi)用，在現(xiàn)今要是上馬此種方法，是無法通過的。為了找到更經(jīng)濟(jì)合理，又無三廢的人工合成高純、超細(xì)的MOS2生產(chǎn)方法，我們?cè)囼?yàn)組經(jīng)過了一年多的試驗(yàn)研究，取得了可喜的成果，并將爭(zhēng)取盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)實(shí)踐，現(xiàn)分別介紹如下。②采用高純超細(xì)金屬鉬粉與升華硫磺混合生產(chǎn)高純MOS2。工藝過程原理該法的基本原理是：MO+ 2S→MOS2其反應(yīng)可以是固——固反應(yīng)，也可以是氣——固反應(yīng)或液——固反應(yīng)，這就取決于反應(yīng)溫度。實(shí)踐證明，金屬鉬粉與硫磺的化學(xué)反應(yīng)較復(fù)雜，它雖然與硫磺在一定溫度下可以反應(yīng)生成具有超高潤(rùn)滑性能的二硫化鉬，但由于鉬與硫反應(yīng)時(shí)鉬的活化能高，反應(yīng)的溫度需高于硫的沸點(diǎn)（℃）才能發(fā)生，而且反應(yīng)后的產(chǎn)物不是二硫化鉬，而是毫無潤(rùn)滑性能的三硫化鉬MOS3。實(shí)驗(yàn)證明，為了制取具有超高潤(rùn)滑性能的二硫化鉬，制造工藝必須分兩步進(jìn)行。第一步在較低溫度下采用大過量的硫蒸氣，把超細(xì)金屬鉬粉徹底硫化成無潤(rùn)滑性能的三硫化鉬。第二步把制得的三硫化鉬在脫硫爐內(nèi)脫去一個(gè)硫，使三硫化鉬轉(zhuǎn)化成二硫化鉬MOS3→MOS2+S脫硫過程是在連續(xù)推舟式的特殊、專用設(shè)備內(nèi)進(jìn)行。如上所述，鉬與硫的反應(yīng)較復(fù)雜，我們做試驗(yàn)的時(shí)間很長(zhǎng)，要做出合格的二硫化鉬MOS2必須嚴(yán)格控制原料金屬鉬粉的粒度、硫的過量系數(shù)、充氬速度、裝舟量等技術(shù)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)充分證實(shí)，金屬鉬粉與硫磺混合在高溫下合成二硫化鉬比用金屬鎢粉與硫反應(yīng)制造WS2復(fù)雜得多，其中有液——固、氣——固等多相反應(yīng)。因此生產(chǎn)過程并不是按化學(xué)反應(yīng)方程式那么簡(jiǎn)單就可以生產(chǎn)出高純、超細(xì)二硫化鉬，既有所謂熱力學(xué)因素，又有動(dòng)力學(xué)因素的影響，在此不作介紹。（二）生產(chǎn)工藝過程超細(xì)金屬鉬粉（≤）與硫磺高溫合成二硫化鉬是在特制的反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行，（與用金屬鎢粉與硫磺反應(yīng)合成二硫化鎢WS2的硫化爐相似）。爐管是用金屬鈦加工的，其斷面尺寸30080mm長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度8000mm。爐子加熱帶長(zhǎng)度6000mm，用鐵鉻鋁耐熱電阻絲加熱，功率60KW。加熱溫度分四帶，用精度高的可控硅控制，℃，其示意圖示于圖2。操作時(shí)先把金屬鉬粉與硫磺混合?；旌虾玫牧涎b入金屬鈦制的反應(yīng)舟（28032065）內(nèi)，料層厚度最好不超過20mm（鎢的硫化沒有此限制）。操作開始時(shí)，先向爐管內(nèi)通入氬氣，把管內(nèi)的氧氣趕凈，再把爐管按4帶加溫200℃、300℃、400℃、650℃。溫度達(dá)到后，向加熱了的爐管內(nèi)進(jìn)裝料舟，每隔15分鐘進(jìn)兩個(gè)舟。經(jīng)過3小時(shí)左右，整個(gè)爐管內(nèi)進(jìn)滿了25個(gè)舟，加熱爐管內(nèi)進(jìn)滿了裝料舟后，就可以每隔15分鐘出兩個(gè)裝滿了 MOS2的舟了。正確操作是先出舟，后進(jìn)舟，否則裝料舟是進(jìn)不去的。因爐管的長(zhǎng)度有8000mm，管內(nèi)有25個(gè)舟，阻力很大，生產(chǎn)過程是用液壓或機(jī)械推舟。因爐管比加熱的爐體長(zhǎng)出2米，申出爐體的出料端和進(jìn)料端都有水冷裝置，出舟可用Φ34mm的帶鉤金屬鈦絲鉤出，出舟的產(chǎn)品一般為溫度50℃左右的合格品，但因?yàn)橛猩倭渴墙Y(jié)塊狀，產(chǎn)品取出后，還需用無介質(zhì)粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎和分級(jí)（二硫化鎢的生產(chǎn)就沒這種現(xiàn)象，其產(chǎn)品是粉狀的）。所以二硫化鉬的生產(chǎn)比二硫化鎢要復(fù)雜，技術(shù)難度也大得多。生產(chǎn)過程要連續(xù)通入氬氣，裝料舟與氬氣逆向行駛，過剩的硫蒸氣（硫的沸點(diǎn)440℃）被氬氣趕至進(jìn)料端冷凝成液體后（硫的溶點(diǎn)115℃），通過特殊裝置回收。（3）。眾所周知，三氧化鉬在高于它的溶點(diǎn)（795℃）時(shí)，會(huì)以三聚合分子（MOO3）的形態(tài)進(jìn)入氣相，在不同溫度下，其蒸氣壓如下：表2：MOO3蒸氣壓與溫度的關(guān)系溫度℃壓力、毫米汞柱溫度℃壓力、毫米汞柱6008506109006259506501000750105075011008001150760由表中數(shù)據(jù)可知，在溫度1150℃時(shí)，MOO3的蒸氣壓達(dá)到760℃毫米汞柱（一個(gè)大氣壓）。因此若要提高二硫化鉬的產(chǎn)量，則加熱MOO3的爐溫需在9001150℃進(jìn)行，而加熱硫磺的爐溫只要450℃（硫的沸點(diǎn)440℃），兩種原料裝在不同的設(shè)備內(nèi)，以不同的溫度達(dá)到所需的蒸發(fā)速度，然后把兩種氣相物質(zhì)送入600℃左右的合成反應(yīng)爐內(nèi)化合成MOS2，進(jìn)入沉降室和靜電收塵室于以收集。由于反應(yīng)是MOO3蒸氣與硫蒸氣之間進(jìn)行，屬氣相反應(yīng)，因此產(chǎn)品的粒度就非常細(xì)（），這樣細(xì)的粒度是用機(jī)械粉碎法難以達(dá)到的，因此價(jià)格很 高（），只在軍工等特殊設(shè)備才使用這種高質(zhì)量的二硫化鉬。MOO3蒸氣與硫蒸氣之間的氣相反應(yīng)所得產(chǎn)品不需機(jī)械粉碎就可直接制取接近納米級(jí)極細(xì)顆粒的MOS2，這是最大優(yōu)點(diǎn)。該方案的缺點(diǎn)是不能大規(guī)模生產(chǎn)，技術(shù)難度相當(dāng)大，工藝生產(chǎn)要在石英玻璃器皿內(nèi)進(jìn)行；進(jìn)入反應(yīng)室內(nèi)的MOO3蒸氣與硫蒸氣的量要調(diào)節(jié)恰當(dāng)，且硫蒸氣的過量系數(shù)要大，否則產(chǎn)品內(nèi)會(huì)夾帶有少量未被硫化徹底的二氧化鉬MOO2，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。該工藝我們做了小型試驗(yàn)，并得出了產(chǎn)品，今后還需進(jìn)一步完善工藝，主要是設(shè)計(jì)出最佳生產(chǎn)設(shè)備，我們有信心爭(zhēng)取盡早在國(guó)內(nèi)首次完成這一具有深刻意義的研究課題，讓它早日投入生產(chǎn)，為某革命老區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作點(diǎn)貢獻(xiàn)。五、氯氣和硫磺操作安全措施WCl6和MOS2（WS2）的生產(chǎn)雖無廢渣和有害廢水廢氣產(chǎn)生，但生產(chǎn)過程中要使用氯氣和硫磺兩種危險(xiǎn)性物品，因此必須有相應(yīng)的安全操作措施。1．在生產(chǎn)六氯化鎢的工藝?yán)镆褂闷垦b液氯。它是氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品，是電解食鹽水制取的。在常溫下氯是黃綠色氣體，經(jīng)壓縮可以液化為黃色液體。氣態(tài)氯的密度比空
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