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| 鉬粉產(chǎn)品的生產(chǎn)方法和應(yīng)用 | |
| 發(fā)布時(shí)間：2013/12/17 16:58:49 | |
鉬粉是一種重要的無(wú)機(jī)礦物。從地質(zhì)學(xué)角度來(lái)看，鉬粉就是地球外殼的天然礦物。鉬粉礦床有3種類(lèi)型：石灰石、白堊和大理石。據(jù)有關(guān)部門(mén)研究，世界碳酸巖(包括鉬粉和白云石)的分布面積達(dá)534萬(wàn)平方公里，占地球陸地表面積的4%。中國(guó)碳酸巖分布面積為344萬(wàn)平方公里，占世界的64%。 特性 鉬粉分輕質(zhì)鉬粉(PCC)和鉬粉(GCC)兩種。鉬粉的特性是可以人工調(diào)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(xué)純度高，化學(xué)惰性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，在400攝氏度以下不會(huì)分解。另外，鉬粉還具有吸油率低、硬度低、磨耗值小、無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)味，分散性好等優(yōu)點(diǎn)。 以鉬氧化物和鉬鹵化物或金屬鉬為原料生產(chǎn)鉬粉的過(guò)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(chǎn)出的鉬粉主要用作合金添加劑、鉬制品及噴鍍?cè)稀? 二氧化鉬氫還原- 工業(yè)上常用的鉬粉制取方法。 還原反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)平衡常數(shù)Kp(pH2O／(pH2)在700K時(shí)為0．076，918K時(shí)為0．234，1073K時(shí)為0．389，1200K時(shí)為0．55，反應(yīng)平衡常數(shù)比較小。由于反應(yīng)平衡常數(shù)較小且是吸熱反應(yīng)，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(jìn)行，鉬mu采用經(jīng)充分干燥的氫氣(含水分在0．5g／m3以下)，還原溫度沿爐管長(zhǎng)度方向從進(jìn)料端約923K升至卸料端約1253K。還原產(chǎn)出的鉬粉要及時(shí)進(jìn)行過(guò)篩和合批。 影響鉬粉質(zhì)量的因素主要有原料質(zhì)量、裝舟情況、還原溫度、氫氣流量和濕度、物料在爐內(nèi)停留時(shí)間。原料二氧化鉬的純度決定了產(chǎn)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(huì)影響到氫氣的滲透、還原水氣的排除，因而也會(huì)影響到產(chǎn)品鉬粉的質(zhì)量。還原溫度低，還原反應(yīng)不完全，反應(yīng)速度慢，所得鉬粉含氧量高、粒度細(xì)；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(yīng)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(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品鉬粉含氧量下降和粒度變粗。在還原過(guò)程中設(shè)法避免其他雜質(zhì)的帶入和防止鉬粉在冷卻時(shí)氧化也能提高產(chǎn)品鉬粉的質(zhì)量。 為進(jìn)一步降低產(chǎn)品鉬粉中的含氧量，在生產(chǎn)中有時(shí)還需把還原產(chǎn)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(jìn)行補(bǔ)充再還原。當(dāng)采用高純二氧化鉬原料時(shí)，嚴(yán)格控制制粉條件和雜質(zhì)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(tài)鉬鹵化物制取鉬粉的方法。此法屬氣一氣相反應(yīng)，因而具有易于控制鉬粉粒度的特點(diǎn)。可用這種方法制得細(xì)粒度甚至超細(xì)鉬粉，或在某一基體上鍍上鉬鍍層。這是一種有工業(yè)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(shè)備中進(jìn)行。用噴嘴將鉬鹵化物蒸氣和氫氣一起噴入反應(yīng)塔內(nèi)，與此同時(shí)還噴入鹵元素氣體與氫氣燃燒補(bǔ)充還原不足的熱量。由噴嘴噴入的混合氣體在反應(yīng)塔的出口形成“火焰”，同時(shí)發(fā)生氣相還原反應(yīng)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(dá)到96％～97％，所得產(chǎn)品含氟0．03％～0．05％。也有采用流態(tài)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(qiáng)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(xì)的鉬粉。 真空霧化法 霧化設(shè)備由兩個(gè)彼此相疊的小室組成，原始的金屬鉬物料先在下室中進(jìn)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(guò)專(zhuān)門(mén)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(dǎo)致熔融金屬鉬流的“爆炸”，形成很細(xì)的粉末。在真空下或惰性介質(zhì)中從上室中取出產(chǎn)品鉬粉。 金屬鉬坯霧化法 采用旋轉(zhuǎn)電極霧化法(圖2)，即將金屬鉬坯作為旋轉(zhuǎn)自耗電極，通過(guò)固定的鎢電極發(fā)生電弧使金屬鉬坯熔化，高速旋轉(zhuǎn)(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(chǎn)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(jiàn)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(xì)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(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)仍然是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)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(xì)鉬粉的制取方面將會(huì)逐步推廣應(yīng)用。金屬鉬絲霧化法、真空霧化法、金屬鉬坯霧化法由于設(shè)備、技術(shù)和成本方面的問(wèn)題暫還不能用于工業(yè)生產(chǎn)。 鉬粉的用途 由于上述特殊性能，鉬粉的應(yīng)用發(fā)展較快，目前已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)領(lǐng)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(wèi)生用品、密封劑、膠粘劑、殺蟲(chóng)劑和農(nóng)藥載體以及煙道除硫、水處理等環(huán)保方面。輕質(zhì)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(yī)藥、黏結(jié)劑和衛(wèi)生用品等領(lǐng)域。近年來(lái)，因?yàn)橛匈Y料談及輕質(zhì)鉬粉可增強(qiáng)某些材料的性能，所以它的使用范圍有所增加。 一．在造紙業(yè)的應(yīng)用 在造紙工業(yè)使用鉬粉，可使紙張亮度好、結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、利書(shū)寫(xiě)、涂布均勻、摩擦度低、易排濕以及易干燥等。由于世界造紙業(yè)從上世紀(jì)80年代初開(kāi)始成功地由酸性工藝轉(zhuǎn)向堿性工藝，使填充料的使用發(fā)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(chǎn)精細(xì)印刷和書(shū)寫(xiě)紙張，對(duì)新聞紙等一些重要用紙，雖然使用酸基環(huán)境生產(chǎn)，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(zhuǎn)向堿性工藝造紙?jiān)谏鲜兰o(jì)90年代中期達(dá)到高潮，以造紙生產(chǎn)能力計(jì)，1997年美國(guó)堿性或中性造紙工藝占造紙總生產(chǎn)能力的80%，西歐占65%。到2000年，美國(guó)除少量特殊紙品外，95%生產(chǎn)能力已采用堿性或中性，歐洲也達(dá)80%。這種轉(zhuǎn)向給了鉬粉一個(gè)巨大的市場(chǎng)。目前我國(guó)生產(chǎn)的造紙涂布級(jí)鉬粉不能滿足需求，缺口尚需進(jìn)口補(bǔ)足。 二.在塑料聚合物方面的應(yīng)用 鉬粉是非常重要的填充料，特別是在歐洲，以重量計(jì)，占礦物填充劑和加強(qiáng)劑市場(chǎng)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(mén)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(chē)、電器和器具工業(yè)的薄板模塑和整體模塑)，聚丙烯(家具、汽車(chē)、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(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和制品熱學(xué)性能等，另外，加入重鈣，可改進(jìn)塑料制品的穩(wěn)定性。 據(jù)報(bào)道，重鈣目前廣泛應(yīng)用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和各種不飽和樹(shù)脂中，其中PVC制品是鉬粉最早和最大的市場(chǎng)，比如，在軟質(zhì)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(chē)零部件、天棚中占20%～60%。 三.在生產(chǎn)油漆、涂料方面的應(yīng)用 生產(chǎn)油漆是鉬粉的另一個(gè)重要用途。鉬粉是油漆生產(chǎn)中重要的填充劑，細(xì)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(wěn)定效應(yīng)、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(jīng)濟(jì)上考慮是有利的。這必將進(jìn)一步刺激鉬粉在油漆、涂料中的用量增長(zhǎng)。 |
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