徐俊良，王水龍，王海龍，廖旺旺，陽 杰

（贛州海創(chuàng)鎢業(yè)有限公司，江西 贛州 341500）

在鎢氧化物氫還原制取金屬鎢粉的過程中，所用氧化鎢的物理性能對(duì)還原過程及最終鎢粉的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，而藍(lán)鎢是生產(chǎn)鎢粉的重要原料之一，許多學(xué)者的研究工作和生產(chǎn)實(shí)踐證明：藍(lán)鎢不是單一化學(xué)成分的化合物，它是由銨鎢氫銅（六方結(jié)構(gòu)）、氫鎢氫銅（正方或六方結(jié)晶）、β-氧化鎢(WO2.90)和γ-氧化鎢(WO2.72)組成的混合物，在還原氣氛較強(qiáng)的情況下，還有WO2 和β-W[1]。一般藍(lán)鎢假晶保留其原料APT 顆粒的外形，但煅燒過程中由于仲鎢酸銨(以下簡(jiǎn)稱APT）高溫分解，在產(chǎn)品生成時(shí)有氣體逸出及密度升高，使得顆粒內(nèi)部收縮產(chǎn)生裂紋，每顆藍(lán)鎢假晶內(nèi)部實(shí)際上是由許多小顆粒組成[2]，由于裂紋的生成，藍(lán)鎢的比表面積和松裝密度等發(fā)生很大的變化，本文著重研究藍(lán)鎢生產(chǎn)工藝中原料、煅燒溫度、給料速度、爐管轉(zhuǎn)速對(duì)藍(lán)鎢物理性能影響的。

1 實(shí)驗(yàn)過程

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

APT 在煅燒過程中不通H2和NH3，采用自還原密閉煅燒[3]，煅燒產(chǎn)生的NH3部分分解為N2和H2，因而系統(tǒng)中為還原氣氛，鎢氧化物被輕度還原得到藍(lán)鎢。

1.2 原料準(zhǔn)備

選用不同物理性能（粒度、松裝密度）的APT，具體見下表1 中A、B、C、D、E、F 編號(hào)APT。

表1 不同物理性能的APT

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將6 組APT 通過不同的煅燒溫度、給料速度、爐管轉(zhuǎn)速煅燒出藍(lán)鎢，并檢測(cè)藍(lán)鎢Fsss、松裝密度、氧指數(shù)、β-氧化鎢相組分及比表面。

1.4 主要設(shè)備

實(shí)驗(yàn)所用主要設(shè)備為直徑400mm 回轉(zhuǎn)式電爐（最高加熱溫度900）、Fsss 粒度儀、松裝密度儀、比表面儀、藍(lán)鎢相成分標(biāo)樣等其他輔助檢測(cè)設(shè)備及試劑。

1.5 檢測(cè)方法

粒度檢測(cè)采用Fsss 粒度儀；松裝密度采用松裝密度儀；氧指數(shù)檢測(cè)采用容量法硫代硫酸鈉滴定；β-氧化鎢相組分采用發(fā)明專利“一種工業(yè)藍(lán)鎢相成分的爐前快速檢測(cè)方法”檢測(cè)；比表面積通過比表面分析儀測(cè)定。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析討論

2.1 煅燒溫度對(duì)藍(lán)鎢的性能影響

保持爐管轉(zhuǎn)數(shù)為20HZe，給料速度180kg/h，其他工藝參數(shù)不改變，只調(diào)整三段煅燒溫度，得到藍(lán)鎢檢測(cè)結(jié)果如表2～表5。

表2 在620、630、640℃溫度下煅燒結(jié)果

表3 在640、650、660℃溫度下煅燒結(jié)果

表4 在660、670、680℃溫度下煅燒結(jié)果

表5 在680、690、700℃溫度下煅燒結(jié)果

從表2 到表5 可知分別對(duì)A-F 六種不同物理性能的原料進(jìn)行了不同煅燒溫度的實(shí)驗(yàn)對(duì)比：

原料APT 松裝密度和Fsss 粒度對(duì)藍(lán)鎢Fsss 粒度和松裝密度的影響為：結(jié)合表1，APT 松裝密度與藍(lán)鎢松裝密度是呈線性關(guān)系的，在同等工藝下APT 松裝密度越大，藍(lán)鎢松裝密度也越大；藍(lán)鎢的Fsss 粒度受原料APT 影響比較大，受煅燒溫度影響比較小，原料APT 粒度越大，煅燒的藍(lán)鎢粒度也越大。這是因?yàn)殪褵蟮乃{(lán)鎢顆粒大小基本由APT 原始顆粒大小決定，煅燒過程中雖有少量顆粒破碎，總體還是受原料APT 的原始形貌決定；原料APT 的松裝密度是由顆粒大小和空隙填充兩個(gè)方面同時(shí)決定的，顆粒越粗、填充越緊密，得到的APT 松裝密度最大，而藍(lán)鎢的顆粒大小和空隙填充基本遺傳了APT 的性能，所以APT 原料的松裝密度越大、Fsss 粒度越大，同工藝下得到藍(lán)鎢松裝密度和Fsss 粒度越大。

煅燒溫度對(duì)藍(lán)鎢Fsss 粒度、氧指數(shù)、松裝密度、WO2.90相、比表面的影響：隨著煅燒溫度的升高，藍(lán)鎢Fsss 粒度有少量下降，但不明顯，藍(lán)鎢松裝密度和氧指數(shù)隨著溫度的升高逐漸下降，WO2.90相越來越多（本實(shí)驗(yàn)只研究氧指數(shù)大于2.893），比表面積降低。因?yàn)殪褵郎囟鹊纳?，無論是APT 的排水、排銨、NH3裂解速度都在加劇，爐內(nèi)還原氣氛增強(qiáng)加劇了脫氧的過程，所以隨著煅燒溫度的逐漸升高，得到藍(lán)鎢的氧指數(shù)越來越低，氧指數(shù)趨近2.90，WO2.90相越來越多；APT 煅燒過程中一方面由于氣體的逸出和產(chǎn)物密度的升高，顆粒內(nèi)部收縮產(chǎn)生裂紋，每顆藍(lán)鎢氧化鎢假晶內(nèi)部實(shí)際上是有許多小顆粒組成，當(dāng)在低溫煅燒時(shí)，有大量的銨鎢氫銅（六方結(jié)構(gòu)）、氫鎢氫銅（正方或六方結(jié)晶）相存在，而銨鎢氫銅、氫鎢氫銅晶體內(nèi)部由小顆粒組成，只有微小的顆粒內(nèi)部通道，沒有明顯的大孔洞存在，隨著溫度的升高，藍(lán)鎢內(nèi)部小顆粒有長(zhǎng)大的趨勢(shì)，由于大小顆粒內(nèi)應(yīng)力的差別，所以小顆粒破碎，而大顆粒吞并小顆粒，促進(jìn)顆粒不斷長(zhǎng)大，而藍(lán)鎢顆粒從內(nèi)至外形成大量的孔洞[4]，所以藍(lán)鎢的松裝密度逐漸下降；

2.2 給料速度對(duì)藍(lán)鎢的影響

本過程只調(diào)整給料速度為150kg/h、180kg/h、210kg/h，其他工藝參數(shù)固定，分別對(duì)A 組APT 在610/620/630℃下進(jìn)行煅燒。

表6 調(diào)整給料速度的煅燒結(jié)果

從上述表6 可以發(fā)現(xiàn)給料速度對(duì)藍(lán)鎢物理性能的影響：給料速度對(duì)藍(lán)鎢物理性能的影響很小，因?yàn)檫M(jìn)料量與NH3裂解的H2量是成正比的關(guān)系，進(jìn)料量的多少并沒有明顯改變回轉(zhuǎn)爐內(nèi)的還原氣氛值，所以給料速度對(duì)藍(lán)鎢物理性能的影響比較小。

2.3 爐管轉(zhuǎn)速（煅燒時(shí)間）對(duì)藍(lán)鎢的影響

本過程只調(diào)整爐管轉(zhuǎn)速為：20Hz、25Hz、30Hz，其他工藝參數(shù)固定不變，對(duì)A 組APT 在610/620/630 的溫度下進(jìn)行煅燒。

表7 調(diào)整爐管速度的煅燒結(jié)果

爐管轉(zhuǎn)速（煅燒時(shí)間）對(duì)藍(lán)鎢物理性能的影響：隨著爐管轉(zhuǎn)速越快（煅燒時(shí)間越短），藍(lán)鎢的Fsss 粒度越大、松裝密度也越高、氧指數(shù)越高、WO2.90相占比越小、比表面積越大，主要原因與煅燒溫度的影響相類似。

3 結(jié)論

原料APT 粒度、松裝密度越大，同工藝下得到藍(lán)鎢粒度、松裝密度越大；給料速度對(duì)藍(lán)鎢的物理性能影響很??；煅燒溫度和煅燒時(shí)間對(duì)藍(lán)鎢的松裝密度、比表面影響大，溫度越高、煅燒時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)的藍(lán)鎢氧指數(shù)低、WO2.90相逐漸增多，松裝密度和比表面積逐漸降低。

通過原料選擇和工藝控制，可以得到不同物理性能的藍(lán)鎢原料，根據(jù)藍(lán)鎢的不同物理性能選取使用的類別，本實(shí)驗(yàn)具有指導(dǎo)意義。