A. 冶煉鎢的方法
鎢的冶煉過程包括精礦分解、鎢粉和緻密鎢製取等步驟。
一、鎢精礦分解法:火法和濕法。
① 火法分解常用碳酸鈉燒結法。該方法是將黑鎢精礦和碳酸鈉一起放置在回轉窯內於800~900℃下燒結。處理白鎢精礦時還需加入石英砂,目的是獲得溶解度小的原硅酸鈣,燒結溫度約為1000℃。經約兩小時的燒結,精礦分解率可達98~99.5%。燒結料在80~90℃ 下用水浸出,過濾後得鎢酸鈉溶液和不溶殘渣。
② 濕法分為鹼分解法和酸分解法。分解黑鎢精礦時,用氫氧化鈉溶液在110~130 ℃或更高的溫度下浸出。白鎢精礦則用碳酸鈉溶液在高壓釜內於200~230 ℃浸出,或用鹽酸於90 ℃分解,得固態粗鎢酸。濕法處理鎢精礦的分解率可達到98~99%。
鎢化合物提純
鎢酸鈉溶液所含硅、磷和砷等雜質在溶液中分別呈硅酸鈉、磷酸氫鈉和砷酸氫鈉狀態。煮沸溶液並用稀鹽酸中和,當溶液pH為8~9時,硅酸鈉水解成硅酸凝聚沉澱,加入氯化鎂和氯化銨溶液,使磷、砷生成溶解度很小的磷酸銨鎂和砷酸銨鎂沉澱除去。
加硫化鈉到鎢酸鈉溶液中,鉬先於鎢形成硫代鉬酸鈉,用鹽酸中和,使溶液pH為2.5~3.0時,鉬成難溶的三硫化鉬沉澱除去。在凈化後的鎢酸鈉溶液中加入氯化鈣溶液,得鎢酸鈣(CaWO)沉澱,用鹽酸分解鎢酸鈣沉澱得工業鎢酸,鎢酸於700~800 ℃下煅燒,得到工業純三氧化鎢。
如果製取化學純三氧化鎢可將工業鎢酸溶解於氨水中,得到鎢酸銨溶液,硅等雜質留於渣中。溶液經蒸發結晶處理,得到片狀的仲鎢酸銨[5(NH) O 12WO 5H O]晶體。由於仲鉬酸銨的溶解度大於仲鎢酸銨,結晶後,仲鎢酸銨晶體的含鉬量降低。仲鎢酸銨乾燥後,於500~800 ℃下煅燒,即得化學純三氧化鎢。70年代採用叔胺 (R N)法或法使鎢酸鈉溶液轉換成鎢酸銨溶液,簡化了工藝流程,提高了鎢的回收率。
二、鎢粉製取
鎢粉經過成形、燒結、熔化等處理,得到緻密鎢。工業上用粉末冶金法,即用鎢粉或含添加劑成分的鎢粉,經模壓成形——預燒——垂熔燒結和等靜壓成形——間接燒結成條(摻雜條、合金條)兩種工藝,前一種工藝常用於小條大批量生產,而高純鎢產品一般經電子束熔煉。
三、由鎢粉製取鎢條,主要經過成形和燒結兩個過程:
① 成形。有模壓(機械成形法)和等靜壓成形兩種方法。前者一般只用於壓制尺寸和單重小的坯條,操作較為容易,能較准確地控制坯條尺寸及外觀質量,但壓坯密度小而不均勻。等靜壓成形方法能壓制單重和尺寸較大的坯條(形狀有圓形、長方形和矩形)、管坯和復雜零件,壓坯密度大且均勻。但壓坯尺寸及外觀質量較模壓法差,一般在燒結前要進行機械加工整形。
②燒結。有垂熔燒結(直接燒結法)和間接燒結法。燒結前壓坯要進行預燒脫除成形劑。垂熔燒結只用於小坯條燒結。間接燒結法又分氫氣保護燒結和真空燒結工藝,可燒結大尺寸鎢坯或要經過機械加工的鎢部件。
B. 製造鎢絲一般用什麼方法為什麼
鎢絲的生產大都用仲鎢酸銨 (APT)作原料。一般的工藝過程是將仲鎢酸銨在 500℃左右的空氣中焙燒成鎢絲,三氧化鎢,或在450℃左右的氫氣中輕微還原成藍色氧化鎢。製作白熾燈燈絲的鎢絲需要在三氧化鎢或藍色氧化鎢中摻入少量的氧化鉀、氧化硅和氧化鋁,三者用量總和不超過1%,這就是巴茲在1922年發明的鎢絲摻雜工藝。經過摻雜處理的鎢的氧化物用氫氣還原成金屬鎢粉。還原過程一般分兩步進行:第一步在630℃左右還原成二氧化鎢(棕色氧化鎢),第二步在820℃左右還原成金屬鎢粉。兩步還原的目的是使摻入的鉀充分發揮作用和控制粉末粒度。這樣取得的摻雜鎢粉再在一種特製的模子中壓製成細長的方條。把方條在氫氣中通電,用自電阻加熱(溫度達3000℃左右)的方法進行燒結,燒結後鎢條的密度可達到理論值的85%以上。這種鎢條便可以用旋鍛方法加工成直徑為3mm左右的鎢桿,然後進一步用模子拉拔的方法加工成各種不同粗細的鎢絲。例如220V、15W的白熾燈用的鎢絲直徑約為15µm,而 10000W的溴鎢燈用的鎢絲直徑約為1.25mm。更細的鎢絲如 220V、10W的白熾燈鎢絲直徑約為12µm,則要採用電解腐蝕的方法來製作。 當鎢絲的直徑達到微米級時,用常規的卡尺很難精確地測定其直徑。因此,國際上通常將直徑在0.2mm以下的鎢絲用其切長為200mm絲段的重量來表示絲的粗細,例如上述15W白熾燈鎢絲的直徑可以用0.679mg/200mm來表示。
C. 鎢的選礦和冶煉技術方法有哪些呢
鎢在冶金和金屬材料領域中屬高熔點稀有金屬或稱難熔稀有金屬。鎢及其合金是現代工業、國防及高新技術應用中的極為重要的功能材料之一,廣泛應用於航天、原子能、船舶、汽車工業、電氣工業、電子工業、化學工業等諸多領域。特別是含鎢高溫合金主要應用於燃氣輪機、火箭、導彈及核反應堆的部件,高比重鎢基合金則用於反坦克和反潛艇的穿甲彈頭。
鎢精礦用於生產金屬鎢、碳化鎢、鎢合金及化合物。
鎢礦的選礦方法主要有手選,航模選,重選,浮選,磁選和靜電分離。黑鎢以重選為主,而白礦以浮選為主。為了全面提取有用的成分,提高產品質量和鎢精礦的回收率。選礦和冶煉技術相結合,提高烘烤和淋溶和其他濕法提煉方法。