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(duì)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(duì)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(shì)及同一溫度還原后鉬粉的粒度、松比、成品率的變化趨勢(shì)。結(jié)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(huì)對(duì)鉬粉的松比產(chǎn)生顯著影響；在一定工藝下還原時(shí)，鉬粉的成品率會(huì)隨MoO3中的K含量的增減而相應(yīng)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(jí)鉬粉的純度值一般≥99.95%（指Mo含量）。鉬粉物化指標(biāo)決定著鉬金屬坯的純度，其物理指標(biāo)決定著后續(xù)鉬金屬的制備工藝，因此，研究鉬粉物化指標(biāo)的影響因素很有意義。目前，對(duì)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(duì)還原鉬粉粒度的影響[5]等方面。而鮮有文獻(xiàn)涉及MoO3中的K含量變化對(duì)還原所得鉬粉的理化指標(biāo)、成品率的影響。本文正是針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，特意選用了不同K含量的MoO3，采用適當(dāng)?shù)墓に嚄l件來(lái)制取鉬粉，通過(guò)分析過(guò)程數(shù)據(jù)，試圖弄清MoO3中的K含量對(duì)鉬粉還原溫度及鉬粉粒度、松比、成品率的影響。

1　試驗(yàn)方法及設(shè)備

1.1試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)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(shí)，分別采用了不同工藝溫度進(jìn)行還原，根據(jù)還原后所得鉬粉的特性來(lái)判斷高純MoO3中的K含量對(duì)還原溫度的影響。同時(shí)，根據(jù)同一工藝條件下鉬粉的粒度、松比、成品率變化趨勢(shì)來(lái)分析MoO3中的K含量對(duì)鉬粉指標(biāo)的影響。

1.2原料狀況

本試驗(yàn)選用的18組MoO3指標(biāo)見(jiàn)表1，為了避免MoO3的粒度對(duì)鉬粉粒度的遺傳性影響，本試驗(yàn)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(yàn)用MoO3

續(xù)表1

1.3試驗(yàn)工藝

本試驗(yàn)中，分別采用了2種不同的工藝進(jìn)行還原，具體見(jiàn)表2。

表2　還原工藝

1.4試驗(yàn)設(shè)備

本試驗(yàn)所用生產(chǎn)設(shè)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(hào)為5溫區(qū)，工藝溫度范圍≤650℃;十八管還原爐規(guī)格型號(hào)為6溫區(qū)，工藝溫度范圍≤1100℃。檢測(cè)設(shè)備主要為粒度分析儀（WLP-202A平均粒度測(cè)定儀）、掃描電鏡（HITACHI S-3400N）、日立偏振塞曼原子吸收（Z-2300）、露點(diǎn)檢測(cè)儀（BASOIATEX1096-0765-GE）、松比儀（MZ-101型斯科特松裝密度測(cè)試儀）。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1鉬粉的O含量變化趨勢(shì)及分析

各種K含量的MoO3經(jīng)不同工藝溫度還原后所得鉬粉的O含量變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

圖1　所得鉬粉的O含量趨勢(shì)

由圖1可見(jiàn)，在工藝1條件下進(jìn)行還原時(shí)，所有MoO3都能被較好地還原，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，還發(fā)現(xiàn)如下特點(diǎn)：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(shì)。而在工藝2條件下還原時(shí)，呈現(xiàn)出與之不同的特點(diǎn)：部分原料在工藝2條件下進(jìn)行還原時(shí)，出現(xiàn)了還原不徹底現(xiàn)象。還原情況相對(duì)較好的鉬粉也呈現(xiàn)出鉬粉整體不硬實(shí)的特點(diǎn)。將不同K含量的MoO3還原所得鉬粉指標(biāo)進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，可?jiàn)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(chǎn)品質(zhì)感浮松的特點(diǎn)。分析認(rèn)為，在工藝一條件下還原時(shí)，所有的MoO3都能夠得到充分還原。料舟表層物料發(fā)硬，是因?yàn)檫€原溫度較高，表層物料在反復(fù)的氧化—還原過(guò)程中，致密、團(tuán)聚的結(jié)果。SEM檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該部分鉬粉團(tuán)聚嚴(yán)重，晶粒粘連嚴(yán)重，如圖2所示。

圖2　表層發(fā)硬鉬粉與常規(guī)鉬粉的SEM對(duì)比

對(duì)比工藝1、工藝2的還原結(jié)果，可知，當(dāng)還原溫度足夠高時(shí)，MoO3中的K含量對(duì)鉬粉產(chǎn)品的最終還原情況影響不大；當(dāng)還原溫度較低時(shí)，高純MoO3中的K含量會(huì)對(duì)鉬粉產(chǎn)品的最終還原情況產(chǎn)生明顯影響[6]。這種差異性的理論根據(jù)為：K屬于堿性金屬，在高純MoO3還原時(shí)，K也能順帶發(fā)生如下反應(yīng)：

堿金屬在與水反應(yīng)時(shí),會(huì)放出大量熱,生成的KOH溶于水時(shí)也會(huì)放出大量熱[7]。這些熱都能夠促使MoO3還原反應(yīng)的順利進(jìn)行，且能夠在一定程度上弱化該還原反應(yīng)在工藝溫度降低時(shí)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(huì)越硬，即鉬粉還原的也更為充分，對(duì)應(yīng)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(dāng)降低。

2.2 MoO3的K含量對(duì)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(duì)應(yīng)鉬粉的粒度變化趨勢(shì)如圖3所示。

圖3　MoO3中的K含量與鉬粉粒度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

由圖3可見(jiàn)，還原充分時(shí)，鉬粉的粒度會(huì)隨MoO3中的K含量的減少總體呈降低趨勢(shì)。不過(guò)，需要注意的是，當(dāng)MoO3中的K含量很高時(shí)（如〉100× 10-6），這種對(duì)應(yīng)趨勢(shì)不太顯著。

分析認(rèn)為,MoO3中的K在高溫反應(yīng)時(shí)生成的KOH在溫度〉360.4℃時(shí),能熔成液態(tài),這種液相能使初始還原所得鉬粉顆粒粘結(jié),形成較大的顆粒,俗稱“假顆粒”。這種“假顆粒”的粒度一般較大。同時(shí),由于K形成了含氧化合物,在一定程度上延長(zhǎng)了氧在鉬粉中滯留的時(shí)間,根據(jù)化學(xué)氣相遷移反應(yīng)原理,這會(huì)促使鉬粉顆粒進(jìn)一步長(zhǎng)大。因此,MoO3中的K含量越高,就可能導(dǎo)致對(duì)應(yīng)鉬粉的粒度越大。根據(jù)2.1分析可知,MoO3中的K在反應(yīng)時(shí),會(huì)放出大量熱,這些熱一方面會(huì)促使加速還原,另一方面也會(huì)導(dǎo)致物料內(nèi)部局部溫度過(guò)高,引起物料內(nèi)部K或KOH的急劇揮發(fā)。這可以用來(lái)解釋MoO3中的K含量高過(guò)一定值時(shí),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(duì)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(duì)應(yīng)鉬粉經(jīng)160目篩分后測(cè)得松比變化趨勢(shì)如圖4所示。

圖4　MoO3中的K含量與鉬粉松比的對(duì)應(yīng)關(guān)系

從圖4可見(jiàn)，MoO3中的K含量與對(duì)應(yīng)鉬粉的松比沒(méi)有規(guī)律性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。分析認(rèn)為，這是因?yàn)镸oO3中的K并沒(méi)有對(duì)鉬粉的晶粒構(gòu)成產(chǎn)生質(zhì)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(shí)，都轉(zhuǎn)換成了篩上物，因此，對(duì)最終成品鉬粉的松比并不產(chǎn)生影響。

2.4MoO3的K含量對(duì)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(duì)應(yīng)鉬粉經(jīng)160目篩分，將篩下物作為成品。統(tǒng)計(jì)各種MoO3的K含量與其對(duì)應(yīng)鉬粉的成品率，形成圖5所示對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖5　MoO3中的K含量與鉬粉成品率的對(duì)應(yīng)關(guān)系

從圖5可見(jiàn)，鉬粉成品率總體上會(huì)隨MoO3中的K含量減少而相應(yīng)降低。只有當(dāng)MoO3中的K含量過(guò)高（如高于100×10-6）時(shí)，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系才不再顯著。分析認(rèn)為，這是因?yàn)镸oO3中的K能夠減輕中轉(zhuǎn)MoO2的“板結(jié)”現(xiàn)象，進(jìn)而減輕鉬粉的“板結(jié)”，增加成品率。但當(dāng)MoO3中的K含量過(guò)高時(shí)，這種作用將不再明顯，因此，對(duì)應(yīng)鉬粉的成品率也將不再顯著增加。

3　結(jié)論

綜上分析，可以得出以下結(jié)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(shí)，鉬粉的粒度會(huì)隨MoO3中的K含量的減少總體呈降低趨勢(shì)。但MoO3中的K含量很高時(shí)，這種趨勢(shì)關(guān)系不再顯著；3)高純MoO3中的K含量與對(duì)應(yīng)鉬粉的松比沒(méi)有規(guī)律性的對(duì)應(yīng)關(guān)系；4)鉬粉的成品率會(huì)隨高純MoO3中的K含量的減少而降低，但當(dāng)高純MoO3中的K含量過(guò)高時(shí)，這種對(duì)應(yīng)趨勢(shì)不再顯著。

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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(shù)與生產(chǎn)管理工作。