17.09.2019
На сегодняшний день услуги профессионального клининга пользуются большим спросом среди разнообразных коммерческих учреждений и...


17.09.2019
На сегодняшний день многие люди относятся к подоконнику как к чему-то само собой разумеющемуся и применяют его, как максимум, в...


17.09.2019
На сегодняшний день автоматизация производственных процедур является важнейшим этапом развития любой компании. Ленточный конвейер...


17.09.2019
Мебель из дерева издревле является наиболее популярной. Известно, что даже трон у египетского Фараона был выполнен из массива...


17.09.2019
В нынешнем темпе жизни городского жителя, очень часто можно наблюдать картину, когда окружающая среда настолько начинает влиять...


16.09.2019
Выбор букмекерской конторы – важный этап, без правильного прохождения которого успешная и длительная игра на ставках будет просто...


Восстановление окислов вольфрама

23.07.2019

Исходным сырьем для получения порошка вольфрама служит вольфрамовый ангидрид WO3 — мелкодисперсный порошок лимонно-желтого цвета, получаемый обезвоживанием вольфрамовой кислоты H2WО4 или разложением паравольфрамата аммония 5(NH4)2О*12WO3*11H2O при прокаливании. Вольфрамовая кислота обезвоживается при температуре 700—750° С:

Паравольфрамат аммония разлагается при температуре выше 250° С:

Технические условия на вольфрамовый ангидрид (трехокись вольфрама) предусматривают содержание 99,90—99,95% WO3. Вольфрамовый ангидрид — высший окисел вольфрама. Известны и другие модификации этого окисла, отличающиеся одна от другой по цвету. Состав и свойства окислов вольфрама приведены в табл. 6.

Суммарная реакция восстановления вольфрама водородом может быть описана уравнением WО3+3H2 = W+3H2О. Однако существование промежуточных окислов делают реакцию более сложной, состоящей из нескольких стадий:
Восстановление окислов вольфрама

При восстановлении водородом у вольфрамового ангидрида отбирается кислород и образуются пары воды, низшие окислы вольфрама (на промежуточных стадиях восстановления) и вольфрам (на конечной стадии).

Образовавшиеся пары воды снова окисляют восстановленные порошки. Таким образом, процесс восстановления сопровождается рядом окислительно-восстановительных процессов, идущих непрерывно.

Под влиянием паров воды образуется окисел WO2, обладающий летучестью. Пары WO2 осаждаются на поверхности частиц вольфрама и, снова восстанавливаясь, увеличивают их размер. Скорость процесса восстановления зависит от концентрации водяных паров.

В свою очередь концентрация водяных паров зависит от ряда факторов, таких как температура, скорость продвижения восстанавливаемого материала через печь, влажность водорода и его количество и т. д.

В ходе реакции возможны равновесные состояния, т. е. такие условия, при которых восстановление прекращается. Как правило, с повышением температуры равновесие сдвигается в сторону восстановления. Реакции восстановления могут протекать при значительном содержании в газовой смеси паров воды.

В табл. 7 приведены условия равновесия для реакций восстановления вольфрама водородом.

Вольфрамовый ангидрид восстанавливают водородом, как правило, непосредственно на заводах —изготовителях твердого сплава в одно-, двух- или четырехмуфельных электрических печах с металлическими или керамическими муфелями, с двумя или тремя зонами нагрева, а также в электрических печах с одной или несколькими (до 11) металлическими трубами.

Для восстановления вольфрамовый ангидрид WO3, соответствующий требованиям технических условий ТУ № 25—63, загружают в лодочки. Лодочки помещают в муфели печи и постепенно продвигают их вдоль муфеля механическим способом от загрузочного конца печи к разгрузочному.

Через печь непрерывно пропускают водород. Водород должен быть достаточно сухим и чистым. Допускается содержание влаги в водороде не более 2 г/м3, а содержание кислорода не более 0,4% по объему.

Режим восстановления выбирают в зависимости от требуемой зернистости порошка. Для мелкозернистых порошков температуру восстановления стараются поддерживать в пределах 600—700° С. Среднезернистые порошки получают при температуре восстановления 800— 900° С. Для крупнозернистых порошков температура восстановления должна быть равна 1200° С. Время восстановления 2—3 ч.

Характеристика зернистости порошков вольфрама приведена в табл. 8.

Восстановление, как правило, ведут в две стадии в разных печах. В первой стадии вольфрамовый ангидрид восстанавливают до бурого окисла WO2, а во второй — до металла. Такое разделение процесса экономически выгодно, так как оно повышает производительность печей.

При одностадийном восстановлении по мере продвижения лодочек количество материала (окисла и порошка) в них уменьшается из-за потери кислорода. Поэтому к концу печи лодочки идут нагруженными лишь частично.

При двухстадийном восстановлении на вторую стадию восстановления поступают лодочки, полностью загруженные бурой окисью вольфрама. Одностадийным восстановлением пользуются в основном для получения крупнозернистых порошков вольфрама.

Ниже приведен режим восстановления вольфрамового ангидрида для получения среднезернистого порошка вольфрама:

После восстановления порошок вольфрама просевают на вибросите с размером ячеек 0,25—0,18 мм.

Просеянный порошок комплектуют в партии массой 400—800 кг и передают на приготовление шихт для карбидизации. Порошок вольфрама должен содержать не более 0,25% кислорода. Порошкообразный металлический вольфрам, полученный восстановлением окислов, представляет собой черно-серый порошок, цвет которого изменяется в зависимости от зернистости. Мелкозернистые порошки имеют черный цвет, а крупнозернистые серый.

Размер зерен порошка зависит от зернистости исходного ангидрида и условий восстановления и может изменяться от десятых долей микрона до сотни микронов.

Наиболее эффективно на размер частиц вольфрамового порошка действует изменение температуры восстановления и состава газовой атмосферы в реакционном пространстве. Установлено, что для получения крупнозернистых порошков необходимы следующие условия:

а) высокая температура восстановления;

б) быстрый подъем температуры по длине трубчатой печи;

в) большая скорость продвижения материала вдоль печи;

г) большая высота слоя вольфрамового ангидрида в контейнерах (лодочках);

д) малая скорость тока водорода;

е) повышенная влажность водорода.

Чтобы получить мелкозернистый порошок, надо прежде всего использовать мелкозернистый ангидрид, поддерживать сравнительно низкую температуру восстановления, применять сухой водород, пропуская его с большой скоростью через печь, постепенно повышать температуру по длине печи по мере продвижения контейнеров.

Вольфрамовый ангидрид можно восстанавливать также углеродом. В данном случае восстановление происходит с участием газовой фазы. Восстановителем служит окись углерода, которая постепенно отбирает кислород у окислов вольфрама. Поскольку у вольфрама существует несколько окислов, то реакция восстановления WO3 до металлического вольфрама, так же как и в случае восстановления водородом, протекает в несколько стадий. Этот процесс может быть выражен суммарным уравнением:

Восстановление вольфрамового ангидрида углеродом проходит при более высоких температурах, чем водородом. Это обусловлено температурой образования CO.

При восстановлении WO3 углеродом имеются меньшие возможности получения вольфрама с различной зернистостью.

Восстановление WO3 углеродом обычно проводят при температурах 1400—2000°С в электрических печах с графитовой трубой.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна