[发明专利]工业化连续制备纳米钨粉的方法

说明书

本发明公开了工业化连续制备纳米钨粉的方法，包括：(1)在高温管式炉内的一段反应区内分隔放置锌单质和第一三氧化钨，在二段反应区内放置第二三氧化钨，使锌单质挥发并与第一三氧化钨接触反应，以便得到第一氧化锌和纳米钨粉的混合物；(2)向高温管式炉内通入氢气，以便利用氢气还原第一氧化锌，并挥发出锌蒸汽，得到纳米钨粉产品；(3)使挥发出的锌蒸汽与第二三氧化钨接触反应，以便到第二氧化锌和纳米钨粉的混合物；(4)取出一段反应区内的纳米钨粉产品，并将第二氧化锌和纳米钨粉的混合物移至一段反应区内，同时在二段反应区内放置第三三氧化钨；(5)重复并循环操作步骤(2)‑(4)。该方法能够实现纳米钨粉的工业化连续生产。

技术领域

本发明属于金属冶炼领域，具体而言，本发明涉及工业化连续制备纳米钨粉的方法。

背景技术

传统的由钨酸盐(常用仲钨酸铵)制备钨粉的方法都是分为两步进行，先将钨酸盐经煅烧转化成氧化钨，然后氧化钨再在氢气气氛下还原为钨粉。最初超细钨粉的制备方法是将原有氢还原氧化钨制备钨粉的方法加以改进，主要通过减少还原料层的厚度、降低还原温度和增加还原氢气的流量等，在传统的推舟式炉或转炉中生产细钨粉。通过氢气气相还原氧化钨(WO₃)是制备纳米钨粉体的常用方法，然而，利用氢气还原氧化钨会生成WO₂(OH)₂(g)中间相，使反应速率降低，导致W颗粒的长大。因此，制备钨粉的方法还有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出工业化连续制备纳米钨粉的方法。该方法工艺简单、实用、可操控性强，能够实现锌单质的循环利用和纳米钨粉的工业化连续生产，且制备得到的纳米钨粉粒度分布均匀，具有团聚度低、烧结活性好等优点。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种工业化连续制备纳米钨粉的方法，包括：

(1)在高温管式炉内的一段反应区内分隔放置锌单质和第一三氧化钨，在二段反应区内放置第二三氧化钨，使所述锌单质挥发并与所述第一三氧化钨接触反应，以便得到第一氧化锌和纳米钨粉的混合物；

(2)向所述高温管式炉内通入氢气，以便利用所述氢气还原所述第一氧化锌，并挥发出锌蒸汽，得到纳米钨粉产品；

(3)使挥发出的所述锌蒸汽与所述第二三氧化钨接触反应，以便到第二氧化锌和纳米钨粉的混合物；

(4)取出所述一段反应区内的纳米钨粉产品，并将所述第二氧化锌和纳米钨粉的混合物移至所述一段反应区内，同时在所述二段反应区内放置第三三氧化钨；

(5)重复并循环操作步骤(2)-(4)。

根据本发明上述实施例的工业化连续制备纳米钨粉的方法，首先利用锌单质对第一氧化钨进行还原，得到第一氧化锌和纳米钨粉的混合物，再利用氢气对第一氧化锌进行还原，得到锌蒸汽，并用第二氧化钨回收锌蒸汽得到第二氧化锌和纳米钨粉的混合物，继续利用氢气对第二氧化锌进行还原，如此重复循环，能够有效实现对锌单质的循环利用和工业化连续制备纳米钨粉，并在一定程度上降低了生产成本。此外，该方法工艺简单、实用、可操控性强，且制备得到的纳米钨粉粒度分布均匀，具有团聚度低、烧结活性好等优点，能在一定程度上促进我国高质量钨材的进步和性能水平的提升，为我国钨矿资源优势转化为产业优势和经济优势提供了有效途径。

另外，根据本发明上述实施例的工业化连续制备纳米钨粉的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述锌单质与所述第一三氧化钨的摩尔比为(1-1.5)：1。由此，可以进一步提高纳米钨粉的品质。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，使所述锌单质挥发并与所述第一三氧化钨接触反应是在200-600摄氏度的温度下进行30-120分钟完成的，优选400-600摄氏度。由此，可以进一步提高制备纳米钨粉的效率。