工业化连续制备纳米钨粉的方法技术

本发明专利技术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。

The method of continuous preparation of nanometer tungsten powder by industrialization

The invention discloses a method for continuous preparation of industrialization, nano tungsten powder includes: (1) a tube furnace in the reaction zone and the first separated into elemental zinc tungsten trioxide in high temperature, placed in the two paragraph of article two or three of tungsten oxide in the reaction zone, the zinc volatilization and elemental reaction in contact with the first three tungsten oxide. In order to obtain a mixture of the first Zinc Oxide and nano tungsten powder; (2) to the high temperature tube furnace by hydrogen for hydrogen reduction of the first Zinc Oxide, and a volatile zinc vapor, nano tungsten powder products; (3) to make contact with the volatile zinc vapor two or three tungsten oxide reaction from the mixture to second Zinc Oxide and nano tungsten powder; (4) out of a reaction zone of tungsten nano powder products, and will be moved to a mixture of second Zinc Oxide and nano tungsten powder a reaction zone, and placed in the two paragraph of Article 33 of the oxygen in the reaction zone Tungsten; (5) repetition and cycle steps (2) (4). This method can be used for the industrialization of continuous production of nano tungsten powder.

【技术实现步骤摘要】
工业化连续制备纳米钨粉的方法
本专利技术属于金属冶炼领域，具体而言，本专利技术涉及工业化连续制备纳米钨粉的方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。根据本专利技术的一个方面，本专利技术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)。根据本专利技术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，根据本专利技术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：在本专利技术的一些实施例中，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。在本专利技术的一些实施例中，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。在本专利技术的一些实施例中，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惰性环境下进行的。由此，可以有效避免锌单质被空气氧化而影响制备纳米钨粉的效率。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，利用氢气还原所述第一氧化锌是在800-950摄氏度下进行的，时间为30-120分钟。由此，可以有效实现氢气对氧化锌的还原，并得到锌蒸汽。在本专利技术的一些实施例中，所述氢气的流量为10-1000L/h。由此，可以进一步提高对氧化锌的还原效率。在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，使所述挥发出的锌蒸汽与第二三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。由此，可以对锌蒸汽进行有效回收，并进一步完成锌蒸汽对三氧化钨的还原。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米钨粉的平均粒径为不大于100nm。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的工业化连续制备纳米钨粉的方法流程图。图2是根据本专利技术一个实施例的锌单质还原三氧化钨的示意图。图3是根据本专利技术一个实施例的氢气还原氧化锌的示意图。图4是根据本专利技术一个实施例的氢气充分还原氧化锌得到纯净的纳米钨粉并回收锌蒸汽的示意图。图5是根据本专利技术一个实施例的进行还原的示意图。图6是根据本专利技术一个实施例的继续利用氢气充分还原氧化锌得到纯净的纳米钨粉并回收锌蒸汽的示意图。图7是根据本专利技术一个实施例的工业化连续制备纳米钨粉的方法制备得到的纳米钨粉的XRD图。图8是根据本专利技术一个实施例的工业化连续制备纳米钨粉的方法制备得到的纳米钨粉的SEM图。图9是根据本专利技术一个实施例的利用氢气对三氧化钨回收锌蒸汽得到的混合物的XRD图。图10是根据本专利技术一个实施例的利用锌单质还原三氧化钨得到的氧化锌和纳米钨粉混合物的SEM图。图11是根据本专利技术又一个实施例的工业化连续制备纳米钨粉的方法制备得到的纳米钨粉的SEM图。图12是根据本专利技术又一个实施例的利用锌单质还原三氧化钨得到的氧化锌和纳米钨粉混合物的SEM图。图13是根据本专利技术再一个实施例的工业化连续制备纳米钨粉的方法制备得到的纳米钨粉的SEM图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的一个方面，本专利技术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)。根据本专利技术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。根据本专利技术的具体实施例，专利技术人发现，通过利用锌单质的低挥发性和强还原性，可以实现锌单质对三氧化钨的还原，得到纳米钨粉和氧化锌的混合物。此外，专利技术人还发现，可以利用氢气对氧化锌进行还原，从而有效分离出氧化锌，并且还原得到的锌蒸汽还可以对三氧化钨进行还原，实现再利用。由此，本专利技术中利用锌单质对三氧化钨进行还原后得到纳米钨粉和氧化锌；再利用氢气对氧化锌进行还原，可以得到锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业化连续制备纳米钨粉的方法，其特征在于，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)。

【技术特征摘要】
1.一种工业化连续制备纳米钨粉的方法，其特征在于，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)。2.根据权利要求1所述的工业化连续制备纳米钨粉的方法，其特征在于，所述锌单质与所述第一三氧化钨的摩尔比为(1-1.5)：1。3.根据权利要求1所述的工业化连续制备纳米钨粉的方法，其特征在于，步骤(1)中，使所述锌单...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄泽辉，邓登飞，
申请(专利权)人：崇义章源钨业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36