Здавалка
Главная | Обратная связь

Получение порошка W восстановлением его оксида углеродом.



Метод восстановления WO3 сажей применим лишь в том случае, если в вольфраме допустима примесь углерода. Суммарная реакция восстановления имеет вид:

WO3 + 3С = W + 3СО (3.56)

В действительности восстановление протекает с участием газообразного СО по схеме, аналогичной приведенной выше для оксидов железа:

WO3 + 3СО = W + 3СО2, (3.57)

3 С + СО2 = 2СО

____________________

WO3 + 3С = W + 3СО

Реакции восстановления углеродом, а точнее его оксидом, проходят через ряд стадий, соответствующих существованию указанных выше нескольких оксидов вольфрама, причем последней стадией является восстановление низшего оксида вольфрама:

WO2 + 2СО ↔ W + 2СО2 (3.58)

Из рис.78 следует, что ниже 730 0С WO2 не может быть восстановлен углеродом до металла, так как происходит распад СО по реакции 2СО → СО2 +С и, следовательно, в равновесных условиях невозможно достичь такой концентрации СО, которая необходима для превращения WO2 в вольфрам.

Для того, чтобы обеспечить высокую концентрацию СО в газовой среде, сдвигающую реакцию (3.58) в сторону образования вольфрама, а также для ускорения восстановления, процесс необходимо проводить при высоких температурах (по крайней мере, выше 1000 0С), когда газовая фаза практически состоит почти целиком из СО.

Зернистость порошка вольфрама зависит от технологических режимов восстановления WO3. В отличие от восстановления водородом, при углеродном восстановлении мелкозернистые порошки получаются даже при температуре порядка 1400-1500 0С. При этом возможна быстрая продвижка лодочек с шихтой (WO3 + 3С) в высокотемпературную зону печи, а длительное пребывание шихты в горячей зоне печи не допускается, так как при этом наблюдается спекание и рост соприкасающихся частиц вольфрама. При получении мелкозернистого вольфрама в исходную шихту вводят небольшой избыток сажи по сравнению со стехиометрическим количеством, необходимым по реакции (3.56), с целью исключения спекания и роста частиц вольфрама при 1500 0С и выше. Образование мелкозернистого порошка в таких условиях объясняется наличием в шихте высокодисперсных частиц сажи, являющихся очень хорошим адсорбентом и служащих центрами восстановления. Пары оксидов вольфрама восстанавливаются в первую очередь на поверхностях частиц сажи, а не на поверхностях первичных кристаллов вольфрама или его низших оксидов. Хотя при температурах порядка 1500 0С концентрация СО2 в реакционном пространстве вообще мала, минимальной она будет у частиц сажи; в то же время концентрация СО здесь наибольшая, что также способствует восстановлению паров оксидов вольфрама именно на дисперсных частицах сажи. Так как количество центров восстановления (частиц сажи) очень велико, то кристаллы вольфрама возникают в большом числе и оказываются небольших размеров.

Когда требуются крупнозернистые порошки вольфрама, в шихту не вводят избыточного количества сажи и процесс восстановления ведут при более высокой температуре, порядка 1700-1800 0С.

Восстановление вольфрамового ангидрида углеродом удобнее всего проводить в угольно-трубчатых печах, производительность которых по порошку вольфрама достигает 200 кг в сутки. Разработаны и используются автоматические угольно-трубчатые печи.

Среднезернистые порошки такого вольфрама углеродного восстановления имеют крупность частиц 1-4 мкм, а крупнозернистый порошок вольфрама имеет размер частиц 4-10 мкм. Если для получения порошка вольфрама используют шихту без избытка сажи, то содержание в нем углерода удается снизить до 0,5%, а кислорода в форме оксидов до 0,1-0,15%.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.