程 進(jìn),李 敏,陳 成

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司金屬分公司,陜西 西安 710077)

0 引 言

鉬粉的制備受多種因素影響，目前，普遍集中在“酸洗“工藝生產(chǎn)的MoO3制備鉬粉的工藝研究上，主要研究有鉬粉粒度對深加工產(chǎn)品的影響[1]，還原過程中氧化鉬、鉬粉的形貌演變及還原動力學(xué)、熱力學(xué)[2-3]以及還原工藝的制定[4-6]等。但是，隨著國家對環(huán)境保護(hù)越來越重視，“酸洗”原料在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染已無法滿足環(huán)境保護(hù)要求，而“水洗” MoO3的出現(xiàn)解決了“酸洗” MoO3的環(huán)境污染問題，是大勢所趨。因此，對“水洗” MoO3生產(chǎn)鉬粉的工藝研究則顯得尤為重要，“水洗” MoO3工藝的差異決定了其在制備鉬粉的過程中應(yīng)存在差異。本文則集中對低K“水洗”類 MoO3生產(chǎn)鉬粉的工藝進(jìn)行了研究，找出了該類原料適合何種規(guī)格鉬粉生產(chǎn)，為“水洗” MoO3生產(chǎn)鉬粉的工藝研究提供了有益借鑒。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用原料均為“水洗”低K(k≤80 mg/kg)MoO3,其主要指標(biāo)見表1。

表1 試驗(yàn)原料主要指標(biāo)

MoO3原料對應(yīng)的5 000倍、2 000倍及100倍掃描電子顯微鏡下顆粒形貌見圖1中a、b、c。

1.2 試驗(yàn)工藝

MoO3作為原料經(jīng)過一、二段高溫還原反應(yīng)后生產(chǎn)鉬粉，并對鉬粉進(jìn)行主要指標(biāo)檢測。一、二段高溫還原反應(yīng)均使用平四管還原爐進(jìn)行，氫氣作為還原氣體。鉬粉粒度使用費(fèi)氏粒度儀進(jìn)行檢測。試驗(yàn)工藝見表2。

表2 一、二段工藝參數(shù)

圖1 低K“水洗”MoO3幾種典型掃描電子顯微照片(10 μm、50 μm、500 μm)

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

按表2中工藝參數(shù)選擇高低兩種不同工藝進(jìn)行試驗(yàn)，所獲得鉬粉粒度、K含量及成品過篩率如表3：

表3 鉬粉主要性能指標(biāo)

由表3中數(shù)據(jù)可以看出，生產(chǎn)試驗(yàn)所出鉬粉的粒度均不大，K含量變化范圍大，鉬粉成品過篩率差異大。

2 結(jié)果與分析

2.1 粒 度

試驗(yàn)用“水洗”低K(K≤80 mg/kg)MoO3費(fèi)氏平均粒度較大，經(jīng)過兩種不同工藝試驗(yàn)結(jié)果見圖2、圖3。

圖2 兩種不同工藝所出Mo粉粒度及對應(yīng)的MoO3、MoO2粒度

圖3 試驗(yàn)所出MoO2掃描電子顯微照片(10 μm、50 μm、500 μm)

由圖2可以看出，MoO3原料的費(fèi)氏粒度相對普遍較大。結(jié)合圖1掃描電鏡照片看，MoO3原料粒度大是一種“假象” ，是由大量非常細(xì)小的(1 μm及以下)MoO3晶體顆粒聚集組成的團(tuán)聚“假顆?！薄oO2及Mo粉的顆粒又相對較小，且基本遵循MoO2粒度大、鉬粉粒度大的遺傳特性。工藝②所出鉬粉整體平均費(fèi)氏粒度較工藝①小。

如圖3所示，a、b、c分別為MoO2的5 000倍、2 000倍及100倍掃描電子顯微鏡下顆粒形貌。圖中a可以看出有大量片狀顆粒，厚度不大，但最大長度超過10 μm，。 MoO2顆粒是由高純MoO3顆粒由外及內(nèi)剝層裂解[7]而來，繼承了MoO3的微觀形貌。從圖3中可以看出，左下a工藝②的MoO2顆粒形狀較左上a工藝①的小，其顆粒外形更接近長方體或立方體、菱形體等，兩者存在差異。工藝②中一段還原溫度及氫氣流量較工藝①大，高純MoO3的反應(yīng)更進(jìn)一步，其表層剝層裂解速度更快，易形成更趨近于顆粒狀鉬粉形貌的小顆粒。

圖4 試驗(yàn)所出MoO2掃描電子顯微照片(10 μm、50 μm、500 μm)

如圖4所示，a、b、c分別為Mo粉的5 000倍、2 000倍及100倍掃描電子顯微鏡下顆粒形貌。在2 000倍下，鉬粉顆粒普遍非常小，大部分不超過2 μm。而且鉬粉顆粒之間的團(tuán)聚現(xiàn)象非常明顯。按三氧化鉬到鉬粉形貌演變假設(shè)模型[7]看，高純MoO3顆粒裂解成MoO2層片狀顆粒直至形成球型鉬粉顆粒，顆粒之間形成大量的燒結(jié)頸，顆粒之間互相連接、互相“搭橋”形成了大量的長條形的鉬粉顆粒形貌。相同條件下鉬粉小顆粒比表面積大、活性強(qiáng)，一定數(shù)量的一次顆粒通過表面張力或固有的鍵橋作用形成更大的顆粒，即團(tuán)聚體[8]，而圖4中左下a中鉬粉顆粒硬團(tuán)聚顆粒[8]較左上a多。更高溫度使顆粒更容易長大的同時(shí)，也更加容易從內(nèi)部破壞顆粒的穩(wěn)定性，使其裂解成更小顆粒。顆粒間互相搭架形成燒結(jié)頸現(xiàn)象增多。

2.2 K含量

由圖5可以看出，工藝②的鉬粉K含量整體較工藝①的小，較高的溫度有利于K元素的升華，而較大的氫氣流量在同等條件下，能帶走更多的水汽等雜質(zhì)。但是過高的溫度又影響K含量的分離效果[9]，較低K含量的MoO3生產(chǎn)的鉬粉K含量也相對較低。

圖5 試驗(yàn)所出Mo粉K含量

2.3 成品過篩率

成品過篩率也可稱為一次過篩率。由圖6可以看出，試驗(yàn)工藝②的鉬粉一次過篩率整體低于試驗(yàn)工藝①。試驗(yàn)工藝②工藝溫度高，但粒度小，K相對低，同時(shí)一次過篩率也低。試驗(yàn)工藝②所出鉬粉中小顆粒更多，團(tuán)聚顆粒也較嚴(yán)重,(如圖4觀察更直觀)，導(dǎo)致鉬粉篩分難度增大，表現(xiàn)為一次過篩率低。

圖6 試驗(yàn)所出Mo粉一次過篩率

3 結(jié) 論

(1)這種低K(K≤80 mg/kg)MoO3原料適合生產(chǎn)小粒度鉬粉，粒度范圍主要在2.5～3.0 μm之間。

(2)這種低K(K≤80 mg/kg)MoO3原料生產(chǎn)出的鉬粉粒度大，一次過篩率則大，當(dāng)鉬粉粒度達(dá)到3.0 μm以上時(shí)成品率高達(dá)90%以上，粒度2.5 μm以下時(shí)，成品率只有50%左右。

(3)該種原料適合生產(chǎn)粒度不大于2.8 μm、松裝密度不大于1.0 g/cm3的韓國喜新鉬粉，但是一次過篩率則較低。

(4)該種原料生產(chǎn)大粒度鉬粉則存在較大困難。同等工藝條件下，K元素含量高低對鉬粉晶體顆粒的長大有較大影響[9]，過低的K含量不利于鉬粉顆粒的長大。