MoO3中的K含量對鉬粉還原情況的影響研究

劉宏亮，王培華

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西西安 710075）

MoO3中的K含量對鉬粉還原情況的影響研究

劉宏亮，王培華

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西西安 710075）

MoO3中的K對鉬粉的還原情況有著重要影響。本文研究了不同K含量的MoO3在相同溫度還原后，鉬粉的含氧量變化趨勢及同一溫度還原后鉬粉的粒度、松比、成品率的變化趨勢。結果表明：MoO3中的K含量越高，所需的還原溫度就越低，反之越高；MoO3中的K含量不會對鉬粉的松比產生顯著影響；在一定工藝下還原時，鉬粉的成品率會隨MoO3中的K含量的增減而相應地增減。

MoO3;鉀含量;氧含量;粒度;鉬粉

鉬粉是粉末冶金制備鉬金屬的直接原料，普通一級鉬粉的純度值一般≥99.95%（指Mo含量）。鉬粉物化指標決定著鉬金屬坯的純度，其物理指標決定著后續(xù)鉬金屬的制備工藝，因此，研究鉬粉物化指標的影響因素很有意義。目前，對鉬粉的研究集中在鉬粉還原工藝的制定[1-3]、不同性能鉬粉的制備[4]、還原溫度和氫氣氣氛對還原鉬粉粒度的影響[5]等方面。而鮮有文獻涉及MoO3中的K含量變化對還原所得鉬粉的理化指標、成品率的影響。本文正是針對這個問題，特意選用了不同K含量的MoO3，采用適當?shù)墓に嚄l件來制取鉬粉，通過分析過程數(shù)據，試圖弄清MoO3中的K含量對鉬粉還原溫度及鉬粉粒度、松比、成品率的影響。

1　試驗方法及設備

1.1試驗方法

本試驗選取了18組不同K含量的MoO3，各分成2份，在保證其余工藝條件不變時，分別采用了不同工藝溫度進行還原，根據還原后所得鉬粉的特性來判斷高純MoO3中的K含量對還原溫度的影響。同時，根據同一工藝條件下鉬粉的粒度、松比、成品率變化趨勢來分析MoO3中的K含量對鉬粉指標的影響。

1.2原料狀況

本試驗選用的18組MoO3指標見表1，為了避免MoO3的粒度對鉬粉粒度的遺傳性影響，本試驗所用的MoO3粒度都介于7.5±0.5 μm，松比則介于1.1~1.2 g/cm3。

表1　試驗用MoO3

續(xù)表1

1.3試驗工藝

本試驗中，分別采用了2種不同的工藝進行還原，具體見表2。

表2　還原工藝

1.4試驗設備

本試驗所用生產設備主要為單管馬弗爐和十八管還原爐。單管馬弗爐規(guī)格型號為5溫區(qū)，工藝溫度范圍≤650℃;十八管還原爐規(guī)格型號為6溫區(qū)，工藝溫度范圍≤1100℃。檢測設備主要為粒度分析儀（WLP-202A平均粒度測定儀）、掃描電鏡（HITACHI S-3400N）、日立偏振塞曼原子吸收（Z-2300）、露點檢測儀（BASOIATEX1096-0765-GE）、松比儀（MZ-101型斯科特松裝密度測試儀）。

2　試驗結果與分析

2.1鉬粉的O含量變化趨勢及分析

各種K含量的MoO3經不同工藝溫度還原后所得鉬粉的O含量變化趨勢見圖1。

圖1　所得鉬粉的O含量趨勢

由圖1可見，在工藝1條件下進行還原時，所有MoO3都能被較好地還原，在實驗過程中，還發(fā)現(xiàn)如下特點：料舟表層鉬粉較硬，隨著料層厚度的加深，鉬粉成逐漸軟化趨勢。而在工藝2條件下還原時，呈現(xiàn)出與之不同的特點：部分原料在工藝2條件下進行還原時，出現(xiàn)了還原不徹底現(xiàn)象。還原情況相對較好的鉬粉也呈現(xiàn)出鉬粉整體不硬實的特點。將不同K含量的MoO3還原所得鉬粉指標進行橫向對比，可見K含量越高的MoO3原料還原出的鉬粉O含量越低，還原越透徹；而部分在工藝2條件下還原不徹底的鉬粉則表現(xiàn)出粒度、松比較大，產品質感浮松的特點。分析認為，在工藝一條件下還原時，所有的MoO3都能夠得到充分還原。料舟表層物料發(fā)硬，是因為還原溫度較高，表層物料在反復的氧化—還原過程中，致密、團聚的結果。SEM檢測發(fā)現(xiàn)，該部分鉬粉團聚嚴重，晶粒粘連嚴重，如圖2所示。

圖2　表層發(fā)硬鉬粉與常規(guī)鉬粉的SEM對比

對比工藝1、工藝2的還原結果，可知，當還原溫度足夠高時，MoO3中的K含量對鉬粉產品的最終還原情況影響不大；當還原溫度較低時，高純MoO3中的K含量會對鉬粉產品的最終還原情況產生明顯影響[6]。這種差異性的理論根據為：K屬于堿性金屬，在高純MoO3還原時，K也能順帶發(fā)生如下反應：

堿金屬在與水反應時,會放出大量熱,生成的KOH溶于水時也會放出大量熱[7]。這些熱都能夠促使MoO3還原反應的順利進行，且能夠在一定程度上弱化該還原反應在工藝溫度降低時所受到的不良影響。

因此，MoO3中的K含量越高，在一定溫度下還原后所得鉬粉的表層就會越硬，即鉬粉還原的也更為充分，對應鉬粉的氧含量也越低。同樣,MoO3中的K含量越高，用于保證還原所需的外加熱量也可以適當降低。

2.2 MoO3的K含量對鉬粉粒度的影響分析

不同K含量的MoO3在工藝一條件下還原后，對應鉬粉的粒度變化趨勢如圖3所示。

圖3　MoO3中的K含量與鉬粉粒度的對應關系

由圖3可見，還原充分時，鉬粉的粒度會隨MoO3中的K含量的減少總體呈降低趨勢。不過，需要注意的是，當MoO3中的K含量很高時（如〉100× 10-6），這種對應趨勢不太顯著。

分析認為,MoO3中的K在高溫反應時生成的KOH在溫度〉360.4℃時,能熔成液態(tài),這種液相能使初始還原所得鉬粉顆粒粘結,形成較大的顆粒,俗稱“假顆粒”。這種“假顆?！钡牧６纫话爿^大。同時,由于K形成了含氧化合物,在一定程度上延長了氧在鉬粉中滯留的時間,根據化學氣相遷移反應原理,這會促使鉬粉顆粒進一步長大。因此,MoO3中的K含量越高,就可能導致對應鉬粉的粒度越大。根據2.1分析可知,MoO3中的K在反應時,會放出大量熱,這些熱一方面會促使加速還原,另一方面也會導致物料內部局部溫度過高,引起物料內部K或KOH的急劇揮發(fā)。這可以用來解釋MoO3中的K含量高過一定值時,鉬粉粒度將不再顯著隨K含量的增加而變大的原因。

2.3MoO3的K含量對鉬粉松比的影響分析

不同K含量的MoO3在工藝一條件下還原后,對應鉬粉經160目篩分后測得松比變化趨勢如圖4所示。

圖4　MoO3中的K含量與鉬粉松比的對應關系

從圖4可見，MoO3中的K含量與對應鉬粉的松比沒有規(guī)律性的對應關系。分析認為，這是因為MoO3中的K并沒有對鉬粉的晶粒構成產生質的影響。至于鉬粉表層在還原后所形成的硬殼，在鉬粉篩分時，都轉換成了篩上物，因此，對最終成品鉬粉的松比并不產生影響。

2.4MoO3的K含量對鉬粉成品率的影響分析

不同K含量的MoO3在工藝一條件下還原后，對應鉬粉經160目篩分，將篩下物作為成品。統(tǒng)計各種MoO3的K含量與其對應鉬粉的成品率，形成圖5所示對應關系。

圖5　MoO3中的K含量與鉬粉成品率的對應關系

從圖5可見，鉬粉成品率總體上會隨MoO3中的K含量減少而相應降低。只有當MoO3中的K含量過高（如高于100×10-6）時，這種對應關系才不再顯著。分析認為，這是因為MoO3中的K能夠減輕中轉MoO2的“板結”現(xiàn)象，進而減輕鉬粉的“板結”，增加成品率。但當MoO3中的K含量過高時，這種作用將不再明顯，因此，對應鉬粉的成品率也將不再顯著增加。

3　結論

綜上分析，可以得出以下結論：1)高純MoO3中的K含量越高，需要的還原溫度越低，越容易還原；2)還原充分時，鉬粉的粒度會隨MoO3中的K含量的減少總體呈降低趨勢。但MoO3中的K含量很高時，這種趨勢關系不再顯著；3)高純MoO3中的K含量與對應鉬粉的松比沒有規(guī)律性的對應關系；4)鉬粉的成品率會隨高純MoO3中的K含量的減少而降低，但當高純MoO3中的K含量過高時，這種對應趨勢不再顯著。

[1]吳賢,張健,康新婷,等.鉬粉的制備技術及研發(fā)現(xiàn)狀[J].稀有金屬材料與工程，2007,36(3):562-566.

[2]夏明星,鄭欣,王峰,等.鉬粉制備技術及研究現(xiàn)狀[J].中國鎢業(yè), 2014(4):45~48.

[3]鄧集斌.鉬粉還原過程及還原工藝研究[D].長沙:中南大學，2005.

[4]劉仁智,安耿,李晶,等.不同粒度鉬粉對板材組織的影響[J].中國鉬業(yè),2010,34(5):52-55.

[5]任寶江.低鉀鉬粉的制備工藝研究[J].中國鉬業(yè),2011,35(3):36-39.

[6]張俊,羅振中,李益民,等.稀土鑭對氧化鉬氫還原的影響[J].中國鉬業(yè),2006,30（3）：36-39.

[7]劉宏亮,劉仁智,王培華.鉬粉粒度及K含量的影響因素研究[J].中國鎢業(yè),2015,30（3）：32-37.

Study on Impact of K Content in MoO3on Molybdenum Powder Reduction

LIU Hongliang,WANG Peihua
(Jinduicheng Molybdenum Group Co.,Ltd.,Xian,Shanxi 710075,China)

K content in MoO3has a significant impact on molybdenum powder reduction.This paper researches variation trend of O content in molybdenum powder after MoO3containing different K content is reduced at the same temperature and variation trend of particle size,loose density and yield of molybdenum powder after reduction at the same temperature.The result shows the higher K content in MoO3,the lower reduction temperature required,K content in MoO3will not have impact on loose density of molybdenum powder;the yield of molybdenum powder will increase or decrease with the increase or decrease of K content in MoO3when reduction under a certain process.

MoO3;K content;O content;particle size;Mo powder

TF841.2

A

1004-4345(2015)04-0024-03

2015-05-06

劉宏亮（1982—），男，工程師，一直從事鉬及鉬制品的冶煉加工技術與生產管理工作。