β型四鉬酸銨的研究及生產探究

李溪

摘 要：β型四鉬酸銨是鉬深加工產品的重要中間產品，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)展基礎和寬廣發(fā)展空間，本文主要探究β型四鉬酸銨的生產原理及結晶影響因素，從生產工藝流程、制備條件控制和產品結構分析三個角度探究β型四鉬酸銨的生產制備條件，以期拓展β型四鉬酸銨在石油工業(yè)等相關領域中的應用范圍。

關鍵詞：β型四鉬酸銨;工藝流程;制備條件;產品結構

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、顏料在相關領域中得以有效應用，隨著生產工藝的不斷發(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，適用于不同應用環(huán)境，滿足不同應用需求。

1 β型四鉬酸銨的生產原理及影響因素

1.1 生產原理

β型四鉬酸銨對反應環(huán)境的酸堿度要求較高，不同酸堿度環(huán)境下反應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型四鉬酸銨需經酸堿反應、縮水和相變三個反應過程，反應式分別為：

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

1.2 結晶影響因素

β型四鉬酸銨的工藝流程較為復雜，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型四鉬酸銨產物的狀態(tài)及重量，筆者應用控制變量法開展了pH值對β型四鉬酸銨合成影響的實驗。

實驗材料包括氨水、鉬酸銨溶液，實驗裝置包括超級恒溫槽、可調速磁力攪拌器、分液漏斗、結晶反應容器、接觸溫度計，隨著pH值的逐漸下降，酸沉產物的產率逐步上升，pH為1.5和2.9時，β型四鉬酸銨酸成產物的重量最大，可在實際制備時將pH值控制在1.5～2.0之間，已實現(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驗，發(fā)現(xiàn)溫度、原料液濃度以及終點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，主要采用的實驗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℃，保證反應環(huán)境中pH值統(tǒng)一，在結晶反應后對不同溫度下樣品的部分衍射d值和I/I0（%）值進行記錄，可知，反應溫度為45℃時，酸沉反應生成產物中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值反應環(huán)境下進行對比實驗，可知，原料液濃度為0.6mol/L時，酸氨溶液的產物為β型四鉬酸銨。

在終點pH值對β型四鉬酸銨結晶的影響分析中，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的對比實驗。實驗結果表明，三組試驗樣品中，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型四鉬酸銨的結晶[2]。

2 β型四鉬酸銨的生產制備

2.1 生產工藝流程

β型四鉬酸銨生產工藝以鉬氨酸生產工藝為基礎，在產物制備過程中應充分識別產物結晶影響因素，從四鉬酸銨的晶型控制及動力學角度分析晶核的形成速度和溶液比過飽和度具有的關系，繼而明確晶體生長速度對晶體性質的影響、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，其中酸沉法的應用較為廣泛，β型四鉬酸銨的生產工藝流程是對鉬焙砂進行酸分解，繼而在氨水中進行溶解、凈化，最終完成酸沉結晶。在β型四鉬酸銨酸沉結晶后，需要進行轉型和烘干處理，轉型和烘干的順序不同，得到的最終產物也不同：先進行轉型，繼而烘干得到的產物為純β型四鉬酸銨，而先烘干、后轉型得到的反應產物為含β型四鉬酸銨80%以上的鉬酸銨。因此，在β型四鉬酸銨的生產過程中，技術人員和生產管理人員應遵循反應順序和制備程序，已得到具有實際應用價值的反應產物。

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pH值對β型四鉬酸銨晶型的影響，要想得到優(yōu)質的β型四鉬酸銨反應產物，應實現(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pH值、反應溫度、攪拌速度和反應時間對結晶過程的影響程度，開展了正交實驗。實驗中的反應溫度分別為50℃、55℃和60℃，終點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，反應時間分別為0.5h、1.0h和1.5h。九組正交實驗所得產物的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%。通過對正交試驗的結果進行計算，得到反映溫度、終點pH值、攪拌速度、反應時間的極差分別為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pH值對反應過程和晶型影響最為明顯，而反應溫度、攪拌速度和反應時間則次之。為有效保證制備的β型四鉬酸銨產物的質量，應利用超級恒溫控制箱和相關儀器完成終點pH值、反應溫度、攪拌速度和反應時間的精細化控制。

2.3 產品結構分析

為保證制備的β型四鉬酸銨產物的質量，需要利用掃描電子顯微鏡對產物進行電子顯微分析，明確β型四鉬酸銨的松裝和粒度檢測結果。筆者電子顯微分析中設置了六組分析樣本，分析結果顯示，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型四鉬酸銨產物結構呈片狀，片與片之間有較大孔隙，無明顯破碎顆粒。

3 結論

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)具有了堅實發(fā)展基礎和寬廣發(fā)展空間，β型四鉬酸銨的生產制備過程較為復雜，生產人員和技術人員在制備時需要精細化控制工藝流程，精準設置制備條件，按照制備程序完成全過程質量控制，以滿足產物制備要求，使其得以在相關領域中有效應用。

參考文獻：

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

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