李溪

摘 要：β型四鉬酸銨是鉬深加工產(chǎn)品的重要中間產(chǎn)品，具有廣泛的用途。近年來，在大量人力、物力和有力政策的支持下，我國化工行業(yè)具有了優(yōu)良發(fā)展基礎(chǔ)和寬廣發(fā)展空間，本文主要探究β型四鉬酸銨的生產(chǎn)原理及結(jié)晶影響因素，從生產(chǎn)工藝流程、制備條件控制和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析三個角度探究β型四鉬酸銨的生產(chǎn)制備條件，以期拓展β型四鉬酸銨在石油工業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：β型四鉬酸銨;工藝流程;制備條件;產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

0 引言

β型四鉬酸銨可作為微量元素、肥料、織物、防火劑、阻燃劑、顏料在相關(guān)領(lǐng)域中得以有效應(yīng)用，隨著生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，目前，β型四鉬酸銨也在冶金工業(yè)中用于鉬條、鉬絲、鉬片和鉬粉的制作，其分子式為（NH4）2Mo4O13·2H2O，是一種白色或微黃色的結(jié)晶粉末，β型四鉬酸銨可分為普通型和拉絲型，適用于不同應(yīng)用環(huán)境，滿足不同應(yīng)用需求。

1 β型四鉬酸銨的生產(chǎn)原理及影響因素

1.1 生產(chǎn)原理

β型四鉬酸銨對反應(yīng)環(huán)境的酸堿度要求較高，不同酸堿度環(huán)境下反應(yīng)Mo（Ⅵ）的存在形式具有較大的差異性，pH大于4或5時、pH為4～5時、pH為4～2.5時以及pH為2.5～1.5時，Mo（Ⅵ）的存在形式分別MoO42-、Mo7O246-、HMo7O245-以及H2Mo7O244-。β型四鉬酸銨需經(jīng)酸堿反應(yīng)、縮水和相變?nèi)齻€反應(yīng)過程，反應(yīng)式分別為：

另外，β型四鉬酸銨的生產(chǎn)原理與鉬的木性質(zhì)具有密不可分的關(guān)系，鉬是具有銀白色金屬光澤的物質(zhì)。鉬焙砂預(yù)處理工藝往往用于β型四鉬酸銨制備前的鉬處理，工藝流程為鉬精礦-焙燒-鉬焙砂預(yù)處理-氨浸-凈化-酸沉-烘干-篩分、包裝-產(chǎn)品。

1.2 結(jié)晶影響因素

β型四鉬酸銨的工藝流程較為復(fù)雜，不同pH值將直接影響β型四鉬酸銨的合成，為明確不同pH值下β型四鉬酸銨產(chǎn)物的狀態(tài)及重量，筆者應(yīng)用控制變量法開展了pH值對β型四鉬酸銨合成影響的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)材料包括氨水、鉬酸銨溶液，實(shí)驗(yàn)裝置包括超級恒溫槽、可調(diào)速磁力攪拌器、分液漏斗、結(jié)晶反應(yīng)容器、接觸溫度計(jì)，隨著pH值的逐漸下降，酸沉產(chǎn)物的產(chǎn)率逐步上升，pH為1.5和2.9時，β型四鉬酸銨酸成產(chǎn)物的重量最大，可在實(shí)際制備時將pH值控制在1.5～2.0之間，已實(shí)現(xiàn)β型四鉬酸銨晶體的沉淀量最大化。另外，通過開展多次對比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度、原料液濃度以及終點(diǎn)pH值均對β型四鉬酸銨的晶體具有影響。

在溫度對β型四鉬酸銨晶體的影響程度過程中，主要采用的實(shí)驗(yàn)材料包括鉬酸銨溶液和氨水，將超級恒溫槽的溫度分別控制在35℃、45℃和55℃，保證反應(yīng)環(huán)境中pH值統(tǒng)一，在結(jié)晶反應(yīng)后對不同溫度下樣品的部分衍射d值和I/I0（%）值進(jìn)行記錄，可知，反應(yīng)溫度為45℃時，酸沉反應(yīng)生成產(chǎn)物中β型四鉬酸銨含量較大[1]。

在原料液濃度對β型四鉬酸銨結(jié)晶的影響分析中，分別配置了0.8mol/L、0.3mol/L和0.6 mol/L溶液，在45℃和相同pH值反應(yīng)環(huán)境下進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，可知，原料液濃度為0.6mol/L時，酸氨溶液的產(chǎn)物為β型四鉬酸銨。

在終點(diǎn)pH值對β型四鉬酸銨結(jié)晶的影響分析中，配置了0.6mol/L的鉬酸氨溶液，在45℃的超級恒溫槽環(huán)境下開展pH值2.0、2.26、2.60和3.0的對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三組試驗(yàn)樣品中，1#樣品的測試衍射d值為0.953、0.757、0.657，I/I0分別為58.37%、100%、13.01%;2#樣品的測試衍射d值分別為0.951、0.756和0.656，I/I0分別為78.67%、100%和16.63%;3#樣品的測試衍射d值分別為0.954、0.757和0.656，I/I0分別為36.83%、100%和13.30%;4#樣品的測試衍射d值分別為0.947、0.779和0.654，I/I0分別為51.52%、5.82%和8.39%。由此可知，較高的pH值有利于β型四鉬酸銨的結(jié)晶[2]。

2 β型四鉬酸銨的生產(chǎn)制備

2.1 生產(chǎn)工藝流程

β型四鉬酸銨生產(chǎn)工藝以鉬氨酸生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，在產(chǎn)物制備過程中應(yīng)充分識別產(chǎn)物結(jié)晶影響因素，從四鉬酸銨的晶型控制及動力學(xué)角度分析晶核的形成速度和溶液比過飽和度具有的關(guān)系，繼而明確晶體生長速度對晶體性質(zhì)的影響、對晶體大小的影響。

目前，β型四鉬酸銨的制備方法包括酸沉法和晶種法，其中酸沉法的應(yīng)用較為廣泛，β型四鉬酸銨的生產(chǎn)工藝流程是對鉬焙砂進(jìn)行酸分解，繼而在氨水中進(jìn)行溶解、凈化，最終完成酸沉結(jié)晶。在β型四鉬酸銨酸沉結(jié)晶后，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)型和烘干處理，轉(zhuǎn)型和烘干的順序不同，得到的最終產(chǎn)物也不同：先進(jìn)行轉(zhuǎn)型，繼而烘干得到的產(chǎn)物為純β型四鉬酸銨，而先烘干、后轉(zhuǎn)型得到的反應(yīng)產(chǎn)物為含β型四鉬酸銨80%以上的鉬酸銨。因此，在β型四鉬酸銨的生產(chǎn)過程中，技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員應(yīng)遵循反應(yīng)順序和制備程序，已得到具有實(shí)際應(yīng)用價值的反應(yīng)產(chǎn)物。

2.2 制備條件控制

上文中簡要介紹了溫度、原料液濃度、終點(diǎn)pH值對β型四鉬酸銨晶型的影響，要想得到優(yōu)質(zhì)的β型四鉬酸銨反應(yīng)產(chǎn)物，應(yīng)實(shí)現(xiàn)制備條件的合理控制。為明確β型四鉬酸銨制備過程中終點(diǎn)pH值、反應(yīng)溫度、攪拌速度和反應(yīng)時間對結(jié)晶過程的影響程度，開展了正交實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)溫度分別為50℃、55℃和60℃，終點(diǎn)pH值分別為2.0、2.5和3.0，攪拌速度分別為80r/min、100r/min和120r/min，反應(yīng)時間分別為0.5h、1.0h和1.5h。九組正交實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)物的β型四鉬酸銨含量分別為59.7%、59.81%、58.40%、59.83%、61.50%、58.67%、59.00%、60.36%和57.71%。通過對正交試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，得到反映溫度、終點(diǎn)pH值、攪拌速度、反應(yīng)時間的極差分別為2.93、6.89、1.55和1.43。由此可知，在β型四鉬酸銨制備過程中，終點(diǎn)pH值對反應(yīng)過程和晶型影響最為明顯，而反應(yīng)溫度、攪拌速度和反應(yīng)時間則次之。為有效保證制備的β型四鉬酸銨產(chǎn)物的質(zhì)量，應(yīng)利用超級恒溫控制箱和相關(guān)儀器完成終點(diǎn)pH值、反應(yīng)溫度、攪拌速度和反應(yīng)時間的精細(xì)化控制。

2.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

為保證制備的β型四鉬酸銨產(chǎn)物的質(zhì)量，需要利用掃描電子顯微鏡對產(chǎn)物進(jìn)行電子顯微分析，明確β型四鉬酸銨的松裝和粒度檢測結(jié)果。筆者電子顯微分析中設(shè)置了六組分析樣本，分析結(jié)果顯示，六組分析樣本的松裝比重分別為0.93、0.80、0.80、1.06、0.96和1.04，平均粒度分別為5.15、5.01、5.51、7.30、2.38和2.24，粒徑為10μm的體積累積粒度分布率分別為2.51%、1.03%、1.05%、1.90%、0.88%和0.88%，粒徑為50μm的體積累積粒度分布率分別為16.7%、17.26%、17.53%、17.41%、3.27%和3.46%，粒徑為90μm的體積累積粒度分布率分別為為28.92%、35.14%、35.04%、32.63%、9.64%和10.39%，粒徑為50μm的體積累積粒度分布率分別為39.24%、41.84%、42.5%、39.61%、11.41%和12.06%。由此可知，β型四鉬酸銨產(chǎn)物結(jié)構(gòu)呈片狀，片與片之間有較大孔隙，無明顯破碎顆粒。

3 結(jié)論

總而言之，在大量人力、物力和有力政策的支持下，我國化工行業(yè)具有了堅(jiān)實(shí)發(fā)展基礎(chǔ)和寬廣發(fā)展空間，β型四鉬酸銨的生產(chǎn)制備過程較為復(fù)雜，生產(chǎn)人員和技術(shù)人員在制備時需要精細(xì)化控制工藝流程，精準(zhǔn)設(shè)置制備條件，按照制備程序完成全過程質(zhì)量控制，以滿足產(chǎn)物制備要求，使其得以在相關(guān)領(lǐng)域中有效應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮寅楠，馬高峰，雷寧.某加工料生產(chǎn)鉬酸銨酸洗工藝研究[J].中國鉬業(yè)，2019，43（06）：7-9.

[2]郭株輝.四鉬酸銨轉(zhuǎn)化成七鉬酸銨的工藝研究[J].銅業(yè)工程，2018（06）：46-52.