一種由鎢合金廢料合成羰基鎢的方法
2023-10-17 18:07:19 1
專利名稱：一種由鎢合金廢料合成羰基鎢的方法
技術領域：
本發明屬於粉末冶金領域，特別涉及一種由鎢合金廢料合成羰基鎢的方法。
背景技術：
羰基鎢是一種重要的化合物，它在一系列的科技領域中發揮著重要作用。在化工催化領域，採用羰基鎢催化苯乙炔可以高產率獲得較高相對分子質量的聚苯乙炔，而像聚苯乙炔這類新型功能取代聚炔高分子近來在液晶顯示、氣體滲透、非線性光學等方面已經呈現出許多新穎的性能。其次，羰基鎢作為化學合成中提供羰基的重要載體以及作為理解金屬有機化合物構型、成鍵情況和反應活性的原型具有重要的應用和理論價值。更重要的是，通過熱解羰基鎢所獲得的羰基鎢粉，要具有特殊用途的部件或塗層。
儘管羰基鎢有著廣泛的應用價值，但由於國內羰基鎢的合成技術發展緩慢，羰基鎢在國內很難買到，幾乎完全依靠進口，不僅價格昂貴，而且供應量小，因而大大限制了它的應用。
在現有技術中，在(В.Γ.Сыркин，КАРБОНИЛЪНЫЕМЕТАЛЛЫ，1978)中公開的羰基鎢的合成方法主要是利用鎢的滷化物，通過還原劑(Zn、Na、Mg等)，在溶劑中進行還原反應，將鎢的滷化物還原成金屬鎢。金屬鎢在一定的溫度及壓力下，與高純度CO氣體進行合成反應，生成六羰基鎢(W(CO)6)。獲得羰基鎢的過程可用下列方程式來描述
採用這種方法所合成的W(CO)6合成率為75％。在溶劑中不加鋅粉而用三乙基鋁，也可以獲得羰基鎢，在這時，獲得W(CO)6可達85％。但是，這種在溶劑中合成的羰基鎢的方法存在溶劑爆炸的危險，另外，此工藝對原始氯化物的質量也有嚴格要求。長時期保存的氯化物具有水解的趨勢，使得氯化物中所含的氯降低，變成氯氧化物。形成氯氧化物後，羰基物的合成會強烈地降低，因此，在合成羰基物時，必須要求是新鮮的，所以氯化物的保存日期不得超過一個月。可見，這種在溶劑中合成羰基鎢的方法不僅對原料要求嚴格，危險性大，而且還需要對產物進行溶劑脫除等工序，整個工藝較為複雜。
發明內容
本發明的目的在於提供了一種工藝簡單、生產安全、價格低廉、原料可來源於鎢合金廢料、較高的合成提取率的鎢合金廢料合成羰基鎢的生產方法。
根據上述目的，本發明的技術方案為該方法所用原料的化學組成成分(重量％)為鎢25～99％，鐵1～60％，餘為其它金屬雜質，原料粒度為5～50目；該方法包括如下具體步驟將上述含鐵的鎢合金廢料裝入合成釜中，用氮氣將反應體系中的空氣除淨之後，開始升溫並通入一氧化碳氣體作為反應氣，在反應溫度為150～300℃；反應壓力為3～20MPa，持續5～20小時的條件下進行充分反應，生成羰基鎢。
上述反應的化學方程式為本發明另外的技術方案為若所採用的原料本身不含鐵，則可以通過添加細鐵粉而達到目的，所添加的細鐵粉粒度為150～200目。
上述技術方案的工作原理為本發明所採用的原料為鎢合金廢料，這種廢料只要含有一定比例的鎢元素和鐵元素就能滿足要求，對其它元素的存在與否無任何要求。而當原料中不含有鐵元素時，可以添加一定量的鐵粉以獲得滿足要求的原料。因此採用本發明所述的方法合成羰基鎢時，凡是含有鎢元素的原料都可使用，這非常有利於含鎢廢料的回收利用，節約了資源，在資源日益匱乏的今天，這一點是至關重要的。與必須要求新鮮的氯化鎢作原料的溶劑合成法相比，有突出的優點。
所述的含鐵的鎢合金廢料或是添加鐵粉的鎢合金廢料中，鐵起著還原劑的作用。這種用鐵作為還原劑的方法，取代溶劑合成法中所採用的鋅粉，其特點是在現有的多數含鎢廢料中，自身含有鐵元素。這主要是由於鎢熔點極高，在用粉末冶金法製備鎢合金製品過程中，都要加入一定量的鎳、鐵(或銅)作為粘結相。由於鎢合金製品對密度要求相當高，一旦密度達不到要求，便成為廢品，即使再回爐燒結也無濟於事。用這類產品的廢棄料作為合成羰基鎢的原料的優點在於作為還原劑的鐵與鎢元素交錯分布，保證羰基合成過程中不僅能連續供應還原劑，還能不斷露出新鮮的鎢活性表面，從而使合成反應能夠徹底進行，達到鎢元素的高提取率。而當原料中自身不含鐵元素時，應儘量使額外填加的鐵粉與原料混合均勻。當然，採用這種依靠添加鐵粉作為還原劑的方法合成羰基鎢時，鎢元素的提取率低於上述自身含鐵元素原料中鎢的提取率。
本發明與現有技術相比具有本發明的目的在於提供了一種工藝簡單、生產安全、價格低廉、原料可來源於鎢合金廢料、較高的合成提取率的優點。原料廉價易得且不需進行預處理，不僅有利於資源的循環再利用，還大大降低了生產成本。以資源豐富的鐵作為還原劑，因多數原料自身含有鐵，從而簡化了工藝。即使當原料不含鐵時，添加鐵粉工序也簡單且易於操作。由於本發明採用幹法合成，因而不存在溶劑爆炸的危險，提高了生產的安全性。
具體實施例方式
根據本發明所用原料的化學組成成分，採用本發明的合成方法，合成了5批羰基鎢。其中表1為本發明所用的CO氣體的化學組成成分表，2為本發明所用原料的化學組成成分表，表3為本發明所採用的合成方法的工藝步驟和工藝參數表。上述列表中序號1-5#為本發明實施例。
表1為本發明所用CO氣體的化學組成成分表(體積％)
表2為本發明所用原料的化學組成成分表(重量％)
表3為本發明所採用的合成方法的工藝步驟和工藝參數表。
權利要求
1.一種由鎢合金廢料合成羰基鎢的方法，其特徵在於該方法所用原料的化學組成成分(重量％)為鎢25～99％，鐵1～60％，餘為其它雜質金屬，原料粒度為5～50目；該方法包括如下具體步驟將上述含鐵的鎢合金廢料裝入合成釜中，用氮氣將反應體系中的空氣除淨之後，開始升溫並通入一氧化碳氣體作為反應氣，在反應溫度為150～300℃，反應壓力為3～20MPa，持續5～20小時的條件下進行充分反應，生成羰基鎢。上述反應的化學方程式為
2.根據權利要求1所述的由鐵鎢合金廢料合成羰基鎢的方法，其特徵在於若所採用的原料本身不含鐵則可以通過添加細鐵粉而達到目的，所添加的細鐵粉粒度為150～200目。
全文摘要
本發明屬於粉末冶金領域，特別涉及一種由鎢合金廢料合成羰基鎢的製備方法。該方法所用原料的化學組成成分(重量％)為鎢25～99％，鐵1～60％，餘為其它雜質金屬，原料粒度為5～50目；該方法包括如下具體步驟將上述含鐵的鎢合金廢料裝入合成釜中，用氮氣將反應體系中的空氣除淨之後，開始升溫並通入一氧化碳氣體作為反應氣，在反應溫度為150～300℃，反應壓力為3～20MPa，持續5～20小時的條件下進行充分反應，生成羰基鎢。本發明與現有技術相比具有工藝簡單、生產安全、價格低廉、原料可來源於鎢合金廢料、較高的合成提取率的優點。
文檔編號C07F11/00GK1775787SQ200510124218
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月29日 優先權日2005年11月29日
發明者柳學全, 李 一, 霍靜, 任衛, 李紅雲, 黃乃紅, 滕榮厚, 李榮巖 申請人:鋼鐵研究總院