硝酸加量對(duì)噴霧法制備AMT燒損和PH值的影響

申志均,蘭時(shí)林

(四川自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

硝酸加量對(duì)噴霧法制備AMT燒損和PH值的影響

申志均,蘭時(shí)林

(四川自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

在AMT的生產(chǎn)過(guò)程中,不管是采用熱離解—結(jié)晶法還是采用熱離解—噴霧法,都必須要加入硝酸,硝酸加量對(duì)最終AMT產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。以下主要探討離解—噴霧法生產(chǎn)AMT時(shí),硝酸加量對(duì)于AMT燒損和PH值的影響。

硝酸;偏鎢酸銨(AMT);噴霧;PH值;燒損

1 引言

偏鎢酸銨(ammonium metatungstate簡(jiǎn)稱AMT),化學(xué)式(NH4)6H2W12O40·x H2O,外觀為白色或微黃色結(jié)晶粉末,偏鎢酸銨是一種重要的鎢中間化合物,具有活性高、溶解性好、純度高等優(yōu)點(diǎn)。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油化工、環(huán)境保護(hù)和電子工業(yè)等行業(yè),也部分用作硬質(zhì)合金材料超細(xì)粉末原料等[1]。

目前偏鎢酸銨的制取方法主要有兩種,一種是液相轉(zhuǎn)化法,如離子交換法、中和法、納濾法等,其主要方法是以仲鎢酸銨(APT)或鎢酸鈉為原料,通過(guò)調(diào)節(jié)原料溶液的PH值來(lái)轉(zhuǎn)化為偏鎢酸銨溶液,過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì),然后再經(jīng)過(guò)結(jié)晶或噴霧干燥制得AMT產(chǎn)品。另一種是固相轉(zhuǎn)化法,以APT為原料,加熱離解APT,使其失去部分氨和水,轉(zhuǎn)化為易溶于水的偏鎢酸銨,過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)后,經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶或噴霧干燥制得偏鎢酸銨產(chǎn)品。兩種方法各有所長(zhǎng),在不同廠家得到不同的運(yùn)用。在國(guó)內(nèi)是以固相轉(zhuǎn)化法為主,尤其是熱離解噴霧法[2]。

由于偏鎢酸銨的水溶液只有在酸性條件下才能夠穩(wěn)定存在(一般認(rèn)為偏鎢酸銨在水溶液中穩(wěn)定存在的PH值在2.0～5.0之間),不管采用何種方法,均需要加入酸尤其是硝酸來(lái)調(diào)節(jié)偏鎢酸銨溶液的PH值。硝酸的加入,會(huì)對(duì)AMT產(chǎn)品的質(zhì)量造成一定影響。至于硝酸加量對(duì)AMT產(chǎn)品的影響有多大,到目前為止還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。對(duì)此筆者進(jìn)行了對(duì)比性生產(chǎn)試驗(yàn),探討了采用熱離解—噴霧法生產(chǎn)AMT時(shí),硝酸加量對(duì)AMT產(chǎn)品關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)——燒損和PH值的影響。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)原理

仲鎢酸銨(APT)在一定溫度條件下進(jìn)行熱離解,脫去部分水和氨,APT大部分轉(zhuǎn)化為偏鎢酸銨(AMT),離解料易溶于水,加入硝酸調(diào)節(jié)溶液的PH值在一定的范圍內(nèi),經(jīng)過(guò)浸出、濃縮過(guò)濾及噴霧干燥后得到偏鎢酸銨粉末。熱離解—噴霧法制備AMT的生產(chǎn)工藝流程為:APT→熱離解→浸出→蒸發(fā)濃縮→過(guò)濾→AMT溶液→噴霧干燥→AMT。

2.2 試驗(yàn)材料

原料為仲鎢酸銨(APT)經(jīng)過(guò)離解爐離解后的離解料,離解率≥88%。

輔助材料:①硝酸:濃度15%,分析純級(jí);②高品質(zhì)純水,電阻率≥5.0MΩ·cm

2.3 主要生產(chǎn)設(shè)備

主要生產(chǎn)設(shè)備為3m3帶攪拌的搪瓷槽和噴霧干燥塔。

2.4 檢測(cè)分析

溶液PH的分析采用雷磁PHBJ-260儀;AMT的燒損通過(guò)馬弗爐煅燒,按照《重量法測(cè)定灼燒損失量》進(jìn)行分析檢測(cè);相成分采用Ultima IV日本理學(xué)衍射儀進(jìn)行分析。

2.5 對(duì)比性生產(chǎn)試驗(yàn)

試驗(yàn)在3m3搪瓷浸出槽進(jìn)行。在浸出槽內(nèi)加入適量純水,加稀硝酸調(diào)節(jié)PH值,加熱到70℃,每槽加入一定量離解料,升溫至沸騰。保持沸騰1.5h,期間加酸調(diào)節(jié)PH值。再冷卻澄清、陳化澄清上清液即為浸出后稀的偏鎢酸銨溶液,此溶液經(jīng)過(guò)濃縮過(guò)濾即為制備好的噴霧前的偏鎢酸銨溶液。在一定參數(shù)條件下噴霧干燥制得AMT產(chǎn)品。對(duì)比試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

表1 不同硝酸加量工業(yè)試驗(yàn)方案

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析討論

3.1 硝酸加量與AMT的燒損和PH值

按照試驗(yàn)方案對(duì)溶液進(jìn)行熱離解—噴霧法制備AMT,并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行燒損和PH值檢測(cè),得到的結(jié)果見(jiàn)表2和圖1。

表2、圖1表明:隨著噴霧前溶液硝酸加量的增加,噴霧干燥后得到的產(chǎn)品AMT的燒損也逐步增加,PH值逐漸下降,說(shuō)明產(chǎn)品中主成分下降,酸性物質(zhì)的含量增加。

表2 試驗(yàn)工藝噴霧法制備AMT燒損和PH值

圖1 不同的硝酸加量的AMT燒損和PH值

3.2 硝酸加入后的存在形式

硝酸加入后會(huì)與AMT溶液體系中的NH4+發(fā)生反應(yīng)生成硝酸銨,其中多數(shù)進(jìn)入溶液,但部分會(huì)在AMT濃縮結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生共結(jié)晶現(xiàn)象而進(jìn)入產(chǎn)品中,圖2是AMT產(chǎn)品的衍射結(jié)果,它表明微量硝酸銨的存在。表3是硝酸銨在不同溫度下的水中溶解度。

圖2 AMT料衍射圖

表3 NH4N03在水溶液中的溶解度

隨著硝酸加量的增加,相同工藝條件下,最終產(chǎn)品中的硝酸銨含量相應(yīng)會(huì)有所增加。硝酸銨在燒損測(cè)試的煅燒(780℃～800℃)過(guò)程中,會(huì)發(fā)生分解反應(yīng):4NH4NO3→3N2+ 2NO2+8H2O,從而造成燒損結(jié)果的變化。

對(duì)于AMT料中多余的硝酸銨成分,工藝上采取兩種辦法進(jìn)行控制,一是在噴霧干燥過(guò)程中,提高噴霧的進(jìn)、出風(fēng)溫度,通過(guò)塔內(nèi)高溫分解AMT中含的硝酸銨成分,以氣體的形式通過(guò)噴霧尾氣排走;二是通過(guò)減少偏鎢酸銨溶液中的硝酸銨含量,即減少硝酸的加入量進(jìn)而保證噴霧干燥后AMT的PH值和燒損。

試驗(yàn)說(shuō)明要生產(chǎn)高主含量即低燒損值的AMT產(chǎn)品,就需要適當(dāng)降低溶液制備時(shí)的硝酸加入量,同時(shí)還可以提高產(chǎn)品的PH值。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)熱離解—噴霧法制備AMT時(shí),硝酸加入后,會(huì)以硝酸銨的形式存在于偏鎢酸銨溶液中,在噴霧干燥時(shí)部分進(jìn)入AMT結(jié)晶中。

(2)硝酸加入的量會(huì)影響產(chǎn)品的燒損和PH值,加入越多,AMT的燒損越大,主含量越低,同時(shí)PH值越低。

(3)通過(guò)調(diào)節(jié)浸出時(shí)的硝酸加量,可以有效控制AMT產(chǎn)品的成分和PH值,從而生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。

[1] 王遠(yuǎn)忠.一種偏鎢酸銨的生產(chǎn)方法:中國(guó),201310996218[P].2013-09-25.

[2] 王發(fā)展.鎢材料及其加工[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011.

Nitric Acid Added Amount of Spray Prepared AMT Burning Loss and the Influence of PH Value

SHEN Zhi-jun,LAN Shi-lin
(Zigong cenmented carbide corp,.LTD.Zigong 643011,Sichuan,China)

During the producing of AMT,Regardless of using thermal dissociation-crystal way or thermal dissociation spray way need adding nitric acid.the quantity of nitric acid will affect the final quality of AMT.This article is mainly discuss how the adding nitric acid quantity do affect the loss of ignition and PH Value when using thermal dissociation spray way to producing AMT.

nitrogen;ammonium metatungstate;spray;PH value;loss of ignition

TQ226

:A

1001-5108(2015)04-0059-03

申志均,碩士研究生,主要從事鎢粉末冶金制備等方面的工作。