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| 鉬粉產品的生產方法和應用 | |
| 發布時間：2013/12/17 16:57:09 | |
鉬粉是一種重要的無機礦物。從地質學角度來看，鉬粉就是地球外殼的天然礦物。鉬粉礦床有3種類型：石灰石、白堊和大理石。據有關部門研究，世界碳酸巖(包括鉬粉和白云石)的分布面積達534萬平方公里，占地球陸地表面積的4%。中國碳酸巖分布面積為344萬平方公里，占世界的64%。 特性 鉬粉分輕質鉬粉(PCC)和鉬粉(GCC)兩種。鉬粉的特性是可以人工調控色澤、粒徑、表面特性、分散度、流變性、觸變性以及晶型等，而且鉬粉化學純度高，化學惰性強，熱穩定性好，在400攝氏度以下不會分解。另外，鉬粉還具有吸油率低、硬度低、磨耗值小、無毒、無臭、無味，分散性好等優點。 以鉬氧化物和鉬鹵化物或金屬鉬為原料生產鉬粉的過程，為鉬冶金流程的組成部分。主要有二氧化鉬氫還原、鉬鹵化物氫還原、霧化法、等離子法。產出的鉬粉主要用作合金添加劑、鉬制品及噴鍍原料。 二氧化鉬氫還原- 工業上常用的鉬粉制取方法。 還原反應為吸熱反應，反應平衡常數Kp(pH2O／(pH2)在700K時為0．076，918K時為0．234，1073K時為0．389，1200K時為0．55，反應平衡常數比較小。由于反應平衡常數較小且是吸熱反應，故需采用較高的還原溫度。還原在四管還原電爐或其他多管電爐中進行，鉬mu采用經充分干燥的氫氣(含水分在0．5g／m3以下)，還原溫度沿爐管長度方向從進料端約923K升至卸料端約1253K。還原產出的鉬粉要及時進行過篩和合批。 影響鉬粉質量的因素主要有原料質量、裝舟情況、還原溫度、氫氣流量和濕度、物料在爐內停留時間。原料二氧化鉬的純度決定了產品鉬粉的純度。還原舟皿中的裝料量、料層厚薄、物料松緊程度都會影響到氫氣的滲透、還原水氣的排除，因而也會影響到產品鉬粉的質量。還原溫度低，還原反應不完全，反應速度慢，所得鉬粉含氧量高、粒度細；還原溫度高則與之相反。氫氣濕度大，鉬粉含氧量增加，粒度粗；氫氣流量大，還原反應速度加快，鉬粉含氧量下降，但被帶走的物料和熱量損失增加。物料在爐內停留時間長，產品鉬粉含氧量下降和粒度變粗。在還原過程中設法避免其他雜質的帶入和防止鉬粉在冷卻時氧化也能提高產品鉬粉的質量。 為進一步降低產品鉬粉中的含氧量，在生產中有時還需把還原產出的鉬粉置于馬弗爐或其他還原爐中在1273～1373K溫度下用干燥氫氣進行補充再還原。當采用高純二氧化鉬原料時，嚴格控制制粉條件和雜質污染，可制得99．9999％的高純鉬粉。 鉬鹵化物氫還原 用氫氣還原氣態鉬鹵化物制取鉬粉的方法。此法屬氣一氣相反應，因而具有易于控制鉬粉粒度的特點。可用這種方法制得細粒度甚至超細鉬粉，或在某一基體上鍍上鉬鍍層。這是一種有工業前途的方法。鉬鹵化物主要有氯化鉬(MoCl2等)和氟化鉬(MoCl5等)。 通常采用“火焰”還原法。還原在如圖1所示設備中進行。用噴嘴將鉬鹵化物蒸氣和氫氣一起噴入反應塔內，與此同時還噴入鹵元素氣體與氫氣燃燒補充還原不足的熱量。由噴嘴噴入的混合氣體在反應塔的出口形成“火焰”，同時發生氣相還原反應得到鉬粉。鉬粉粒度一般在2um左右。MoCl5、MoF5的還原溫度為798～828K，70％～85％的粉末在收塵塔中收集，金屬收率可達到96％～97％，所得產品含氟0．03％～0．05％。也有采用流態爐還原的。 霧化法 霧化法熔融、霧化金屬鉬塊或鉬絲制取鉬粉的方法，主要有金屬鉬絲霧化法、真空霧化法和金屬鉬坯霧化法。 金屬鉬絲霧化法 將金屬鉬絲通以強脈沖電流使其熔化并在情陛氣氛中將熔融的金屬霧化成粉末的方法。用此法得到的粉末顆粒尺寸范圍很寬。隨放電電壓的升高，鉬粉的粒度減小，在真空中霧化可得到很細的鉬粉。 真空霧化法 霧化設備由兩個彼此相疊的小室組成，原始的金屬鉬物料先在下室中進行真空熔煉，形成熔融金屬鉬，再在壓力下通入氫氣使其飽和，然后通過專門的密閉裝置從下室將熔融金屬鉬送入上室，即真空室。熔融金屬鉬被送入真空室后，由于氫氣劇烈析出而導致熔融金屬鉬流的“爆炸”，形成很細的粉末。在真空下或惰性介質中從上室中取出產品鉬粉。 金屬鉬坯霧化法 采用旋轉電極霧化法(圖2)，即將金屬鉬坯作為旋轉自耗電極，通過固定的鎢電極發生電弧使金屬鉬坯熔化，高速旋轉(約10000～25000r／min)的自耗電極由于受離心力的作用使熔化了的金屬鉬霧化成粉，粉末收集室充有惰性氣體。此法生產的粉末很純，粒度范圍在10～500um之間。 等離子法 一種用氫等離子流(見等離子體冶金)還原粉狀氧化鉬制取鉬粉的方法。此法制得的鉬粉細且不自燃，平均粒度為0．01～0．1／zm。 展望 二氧化鉬氫還原在未來相當長的一段時間內仍然是工業生產中應用最普遍的鉬粉制取方法。鉬鹵化物氫還原、等離子法在超高純和超細鉬粉的制取方面將會逐步推廣應用。金屬鉬絲霧化法、真空霧化法、金屬鉬坯霧化法由于設備、技術和成本方面的問題暫還不能用于工業生產。 鉬粉的用途 由于上述特殊性能，鉬粉的應用發展較快，目前已廣泛地應用于工農業領域，如橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆、油墨、電纜、制藥、化肥、飼料、食品、制糖、紡織、玻璃、陶瓷、衛生用品、密封劑、膠粘劑、殺蟲劑和農藥載體以及煙道除硫、水處理等環保方面。輕質鉬粉用途與鉬粉有重疊也有不同，主要用于造紙、塑料、人造橡膠、食品、食用色料、醫藥、黏結劑和衛生用品等領域。近年來，因為有資料談及輕質鉬粉可增強某些材料的性能，所以它的使用范圍有所增加。 一．在造紙業的應用 在造紙工業使用鉬粉，可使紙張亮度好、結構堅實、利書寫、涂布均勻、摩擦度低、易排濕以及易干燥等。由于世界造紙業從上世紀80年代初開始成功地由酸性工藝轉向堿性工藝，使填充料的使用發生了革命性的變化。鉬粉代替木槳和其他顏料，可改善紙張的光亮度、不透性、空隙度、松密度等。堿基加工主要用于生產精細印刷和書寫紙張，對新聞紙等一些重要用紙，雖然使用酸基環境生產，但也可使用鉬粉。目前造紙涂料配方中鉬粉使用量大幅增加，已從5%～10%上升到30%左右。 世界由酸性轉向堿性工藝造紙在上世紀90年代中期達到高潮，以造紙生產能力計，1997年美國堿性或中性造紙工藝占造紙總生產能力的80%，西歐占65%。到2000年，美國除少量特殊紙品外，95%生產能力已采用堿性或中性，歐洲也達80%。這種轉向給了鉬粉一個巨大的市場。目前我國生產的造紙涂布級鉬粉不能滿足需求，缺口尚需進口補足。 二.在塑料聚合物方面的應用 鉬粉是非常重要的填充料，特別是在歐洲，以重量計，占礦物填充劑和加強劑市場的60%。鉬粉填充料的主要用途有增塑PVC(電纜、地板人造革等，重鈣占10%～30%，)，硬聚氯乙烯(rigidPVC門窗、異型材、板材、管材、薄板中占5%～20%，地板磚中占40%～80%)，不飽和聚酯材料(汽車、電器和器具工業的薄板模塑和整體模塑)，聚丙烯(家具、汽車、包裝、纖維等)和聚乙烯。 重鈣作為填料加入塑料中，不僅起到增容、增量、降低成本、使布料均勻作用，還能提高加工性能、耐磨性能、拉伸強度、沖擊強度、彎曲強度、斷裂伸長率和制品熱學性能等，另外，加入重鈣，可改進塑料制品的穩定性。 據報道，重鈣目前廣泛應用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和各種不飽和樹脂中，其中PVC制品是鉬粉最早和最大的市場，比如，在軟質聚乙烯電線、聚氯乙烯、聚氯乙烯瓦、鈣塑料材料中，占20%～50%，在聚乙烯、聚丙烯包裝材料中占10%～30%，在汽車零部件、天棚中占20%～60%。 三.在生產油漆、涂料方面的應用 生產油漆是鉬粉的另一個重要用途。鉬粉是油漆生產中重要的填充劑，細度和顆粒分配決定了油漆的透明度。還有，鉬粉耐候性好，具有耐磨損、低電解液含量、PH穩定效應、可提高耐腐蝕性能和涂料的流變性等重要特性。鉬粉在水基涂料系列也非常重要，它能提高速干性能，在公路劃線方面有重要意義。 另外，在油漆中使用鉬粉可以減少鈦白粉的用量，從經濟上考慮是有利的。這必將進一步刺激鉬粉在油漆、涂料中的用量增長。 |
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