一種利用還原性有機酸製備鎢粉的方法與流程
2023-05-06 19:15:01
本發明涉及一種利用還原性有有機酸製備鎢粉的方法，屬於稀有金屬材料製備技術領域。
背景技術：
由於鎢良好的抗腐蝕性、高熔點、小膨脹係數等優點，使其廣泛應用於航空航天以及武器裝備製造領域，是一種重要的戰略金屬。隨著鎢製品生產工藝的不斷發展和對鎢製品性能要求的提高，對鎢粉質量如鎢粉形貌、純度和工藝性能等的要求越來越高。
生產鎢粉的方法中，傳統的製備方法是對三氧化鎢用氫氣高溫還原，製備過程通常是將鎢酸銨焙燒成三氧化鎢，然後用氫氣二步還原得到的鎢粉，製備過程存在h2和三氧化鎢接觸不充分，需多次還原，生產效率低、產品純度低。而採用離子交換法這樣的溼法工藝會產生大量廢水排放，工藝複雜，汙染環境，同時也存在一些產品質量問題。其他如採用鎢酸鋅作為原料用h2還原製備鎢粉的方法工藝複雜，過程涉及ph值的調節，最終產品涉及鎢粉與鋅粉的分離，導致產品純度不高。
技術實現要素：
本發明方法解決了現有技術中存在的技術問題之一，提供了一種製備工藝簡單、利用還原性有機酸製備鎢粉的方法。
一種利用還原性有機酸製備鎢粉的方法，按如下步驟進行：
（1）將仲鎢酸銨加入無機溶劑中，在加熱和攪拌的條件下溶解，得到仲鎢酸銨溶液；
（2）按照還原性有機酸與仲鎢酸銨的摩爾比為0.2~6︰1的比例，在步驟（1）的溶液中加入還原性有機酸，持續加熱攪拌下，至還原性有機酸全部溶解；
（3）將步驟（2）的溶液加熱濃縮後乾燥；
（4）將步驟（3）乾燥後的濃縮物在保護氣體保護下焙燒，隨爐冷卻至室溫，研磨得到鎢粉。
步驟（1）所述無機溶劑為水或氨水，氨水為任意濃度氨水。
步驟（2）所述還原性有機酸為檸檬酸、草酸、乙二胺四乙酸edta中的一種或幾種任意比例混合。
步驟（1）和步驟（2）所述加熱溫度為80~90℃，攪拌速度為300~400rpm。
步驟（3）所述乾燥溫度為60~80℃，乾燥時間不少於24h。
步驟（4）所述保護氣體為氬或氮氣。
步驟（4）所述焙燒溫度為1300~1500℃，保溫1.5~2h。
本發明能夠有效地克服現有鎢粉製備工藝複雜的問題，可顯著提高生產效率；同時，該工藝過程不添加其他試劑不會引入其他雜質相，反應物在分子水平上均勻混合，高溫焙燒一步還原，不存在像通h2還原不充分的情況，可以得到高純度的鎢粉。
附圖說明
圖1為本發明實施例1的x射線衍射圖；
圖2為本發明實施例6的x射線衍射圖。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例對本發明做進一步說明，但本發明保護範圍不局限於所述內容。
實施例1
本實施例一種利用還原性有機酸製備鎢粉的方法，具體操作步驟如下：
（1）將0.07mol仲鎢酸銨放入1000ml燒杯中，量取500ml氨水倒入燒杯中，將燒杯放進磁力攪拌恆溫水浴鍋加熱並攪拌，加熱溫度為90℃，攪拌速度為400rpm，溶解1h得含仲鎢酸銨的溶液；
（2）按照還原性有機酸與仲鎢酸銨的摩爾比為1.5︰1的比例，在步驟（1）的溶液中加入還原性有機酸即檸檬酸0.105mol，按照步驟（1）的參數磁力攪拌恆溫水浴鍋持續加熱攪拌溶解5min，還原性有機酸即檸檬酸全部溶解；
（3）將步驟（2）的溶液放在電爐上加熱濃縮1.5h後得濃縮物，並將其置於乾燥箱60℃下乾燥24h；
（4）將步驟（3）乾燥後的濃縮物放於管式氣氛爐在氬氣保護下，加熱至1500℃並保溫1.5h進行焙燒，隨爐冷卻至室溫，研磨得到樣品鎢粉。
將製備得到的鎢粉產物進行x射線衍射分析，如圖1所示，從圖中可知，所得產物為鎢，且未出現其他雜質峰，可見生成的粉末為純的鎢粉。
實施例2
本實施例一種利用還原性有機酸製備鎢粉的方法，具體操作步驟如下：
（1）將0.07mol仲鎢酸銨放入1000ml燒杯中，量取500ml氨水倒入燒杯中，將燒杯放進磁力攪拌恆溫水浴鍋加熱並攪拌，加熱溫度為80℃，攪拌速度為400rpm，溶解1h得含仲鎢酸銨的溶液；
（2）按照還原性有機酸與仲鎢酸銨的摩爾比為1.4︰1的比例，在步驟（1）的溶液中加入還原性有機酸即檸檬酸0.098mol，按照步驟（1）的參數磁力攪拌恆溫水浴鍋持續加熱攪拌溶解5min，還原性有機酸即檸檬酸全部溶解；
（3）將步驟（2）的溶液放在電爐上加熱濃縮1.5h後得濃縮物，並將其置於乾燥箱60℃下乾燥25h；
（4）將步驟（3）乾燥後的濃縮物放於管式氣氛爐在氬氣保護下，加熱至1300℃並保溫1.5h進行焙燒，隨爐冷卻至室溫，研磨得到樣品鎢粉。
將製備得到的鎢粉產物進行x射線衍射分析，可知所得產物為鎢，且未出現其他雜質峰，可見生成的粉末為純的鎢粉。
實施例3
本實施例一種利用還原性有機酸製備鎢粉的方法，具體操作步驟如下：
（1）將0.07mol仲鎢酸銨放入1000ml燒杯中，量取500ml氨水倒入燒杯中，將燒杯放進磁力攪拌恆溫水浴鍋加熱並攪拌，加熱溫度為80℃，攪拌速度為300rpm，溶解1.5h得含仲鎢酸銨的溶液；
（2）按照還原性有機酸與仲鎢酸銨的摩爾比為4︰1的比例，在步驟（1）的溶液中加入還原性有機酸即草酸0.28mol，按照步驟（1）的參數磁力攪拌恆溫水浴鍋持續加熱攪拌溶解5min，還原性有機酸即草酸全部溶解；
（3）將步驟（2）的溶液放在電爐上加熱濃縮2h後得濃縮物，並將其置於乾燥箱70℃下乾燥24h；
（4）將步驟（3）乾燥後的濃縮物放於管式氣氛爐在氬氣保護下，加熱至1300℃並保溫1.6h進行焙燒，隨爐冷卻至室溫，研磨得到樣品鎢粉。
將製備得到的鎢粉產物進行x射線衍射分析，可知所得產物為鎢，且未出現其他雜質峰，可見生成的粉末為純的鎢粉。
實施例4
本實施例一種利用還原性有機酸製備鎢粉的方法，具體操作步驟如下：
（1）將0.07mol仲鎢酸銨放入1000ml燒杯中，量取500ml水倒入燒杯中，將燒杯放進磁力攪拌恆溫水浴鍋加熱並攪拌，加熱溫度為85℃，攪拌速度為400rpm，溶解1h得含仲鎢酸銨的溶液；
（2）按照還原性有機酸與仲鎢酸銨的摩爾比為6︰1的比例，在步驟（1）的溶液中加入還原性有機酸即草酸0.42mol，按照步驟（1）的參數磁力攪拌恆溫水浴鍋持續加熱攪拌溶解5min，還原性有機酸即草酸全部溶解；
（3）將步驟（2）的溶液放在電爐上加熱濃縮1.5h後得濃縮物，並將其置於乾燥箱70℃下乾燥26h；
（4）將步驟（3）乾燥後的濃縮物放於管式氣氛爐在氬氣保護下，加熱至1400℃並保溫1.5h進行焙燒，隨爐冷卻至室溫，研磨得到樣品鎢粉。
將製備得到的鎢粉產物進行x射線衍射分析，可知所得產物為鎢，且未出現其他雜質峰，可見生成的粉末為純的鎢粉。
實施例5
本實施例一種利用還原性有機酸製備鎢粉的方法，具體操作步驟如下：
（1）將0.07mol仲鎢酸銨放入1000ml燒杯中，量取500ml水倒入燒杯中，將燒杯放進磁力攪拌恆溫水浴鍋加熱並攪拌，加熱溫度為90℃，攪拌速度為350rpm，溶解1h得含仲鎢酸銨的溶液；
（2）按照還原性有機酸與仲鎢酸銨的摩爾比為0.2︰1的比例，在步驟（1）的溶液中加入還原性有機酸即乙二胺四乙酸edta0.014mol，按照步驟（1）的參數磁力攪拌恆溫水浴鍋持續加熱攪拌溶解10min，還原性有機酸即乙二胺四乙酸edta全部溶解；
（3）將步驟（2）的溶液放在電爐上加熱濃縮3h後得濃縮物，並將其置於乾燥箱80℃下乾燥24h；
（4）將步驟（3）乾燥後的濃縮物放於管式氣氛爐在氬氣保護下，加熱至1350℃並保溫2h進行焙燒，隨爐冷卻至室溫，研磨得到樣品鎢粉。
將製備得到的鎢粉產物進行x射線衍射分析，可知所得產物為鎢，且未出現其他雜質峰，可見生成的粉末為純的鎢粉。
實施例6
本實施例一種利用還原性有機酸製備鎢粉的方法，具體操作步驟如下：
（1）將0.07mol仲鎢酸銨放入1000ml燒杯中，量取500ml水倒入燒杯中，將燒杯放進磁力攪拌恆溫水浴鍋加熱並攪拌，加熱溫度為90℃，攪拌速度為400rpm，溶解1h得含仲鎢酸銨的溶液；
（2）按照還原性有機酸與仲鎢酸銨的摩爾比為0.3︰1的比例，在步驟（1）的溶液中加入還原性有機酸即乙二胺四乙酸edta0.021mol，按照步驟（1）的參數磁力攪拌恆溫水浴鍋持續加熱攪拌溶解10min，還原性有機酸即乙二胺四乙酸edta全部溶解；
（3）將步驟（2）的溶液放在電爐上加熱濃縮3h後得濃縮物，並將其置於乾燥箱80℃下乾燥25h；
（4）將步驟（3）乾燥後的濃縮物放於管式氣氛爐在氬氣保護下，加熱至1500℃並保溫1.8h進行焙燒，隨爐冷卻至室溫，研磨得到樣品鎢粉。
將製備得到的鎢粉產物進行x射線衍射分析，如圖2所示，從圖中可知，所得產物為鎢，且未出現其他雜質峰，可見生成的粉末為純的鎢粉。
實施例7
本實施例一種利用還原性有機酸製備鎢粉的方法，具體操作步驟如下：
（1）將0.07mol仲鎢酸銨放入1000ml燒杯中，量取500ml水倒入燒杯中，將燒杯放進磁力攪拌恆溫水浴鍋加熱並攪拌，加熱溫度為90℃，攪拌速度為400rpm，溶解1h得含仲鎢酸銨的溶液；
（2）按照還原性有機酸與仲鎢酸銨的摩爾比為4︰1的比例，，在步驟（1）的溶液中加入還原性有機酸即檸檬酸0.07mol、草酸0.08mol、乙二胺四乙酸edta0.13mol的混合酸，按照步驟（1）的參數磁力攪拌恆溫水浴鍋持續加熱攪拌溶解10min，還原性有機酸全部溶解；
（3）將步驟（2）的溶液放在電爐上加熱濃縮3h後得濃縮物，並將其置於乾燥箱80℃下乾燥24h；
（4）將步驟（3）乾燥後的濃縮物放於管式氣氛爐在氬氣保護下，加熱至1500℃並保溫1.5h進行焙燒，隨爐冷卻至室溫，研磨得到樣品鎢粉。
將製備得到的鎢粉產物進行x射線衍射分析，可知所得產物為鎢，且未出現其他雜質峰，可見生成的粉末為純的鎢粉。