一种氨气与氢气接力还原钼酸铵绿色化制备钼粉工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种氨气与氢气接力还原钼酸铵绿色化制备钼粉工艺，本发明专利技术的工艺首先将钼酸铵为原料进行焙解，再将分解产生的氨气干燥回收利用，减少氨气和氨水排放污染的同时，氨气又作为还原剂参与还原反应，实现了由害到益的转化；本发明专利技术的工艺采用钼酸铵焙解产生的氨气，经过回收后用作还原三氧化钼得到的二氧化钼呈等轴立方状，再用氢气二段还原二氧化钼能够形成致密的多面体金属颗粒。相对于单纯的两段氢气还原法而言，用氨气与氢气接力还原得到的钼粉烧结性能更好，致密性更高；用氨气取代部分氢气作为还原剂进行还原，理想条件下不仅可降低1/3的氢气消耗，显著降低了生产成本，而且变害为利，实现钼粉制备过程绿色化。实现钼粉制备过程绿色化。实现钼粉制备过程绿色化。

【技术实现步骤摘要】
一种氨气与氢气接力还原钼酸铵绿色化制备钼粉工艺


[0001]本专利技术属于钼粉的制备
，具体涉及一种氨气与氢气接力还原钼酸 铵绿色化制备钼粉工艺。

技术介绍

[0002]目前工业生产中常用的钼粉制备工艺是氢气两段还原工艺，工艺流程图如 图1所示。工业氧化钼经过氨浸
‑
结晶工艺得到多晶型的钼酸铵，钼酸铵作为制 备钼粉的前驱体。钼酸铵经过焙解之后会生产高纯MoO3以及副产物NH3与水 蒸气。整个工艺中，大量的NH3溢出会腐蚀设备，影响产品质量，污染环境。 在后续废气处理过程中，需要对氨气进行中和处理产生氨废水。当前，对含氨 废水的处理时环保领域中的一个重要难题。
[0003]氨气还原MoO3的原理如(1.1)所示。
[0004]2NH3(g)+3MoO3＝3MoO2+N2(g)+3H2O(g)
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(0.1)
[0005]但是在现有的钼粉还原工艺中是无法实现的。当前，钼粉还原的主流工艺是 三段法，即“钼酸铵—焙解—高纯MoO3—氢气还原—MoO2—氢气还原—钼粉”。 在此工艺中，钼酸铵焙解产生的氨气要么直接排放，造成空气污染；要么进行 回收形成氨水，用作工业MoO3氨溶液。前者是当前的主流处理方法。后者仅 在钼酸铵和钼粉一体化工厂使用。钼粉制备还有“两段法”工艺，即“钼酸铵 —氢气还原—MoO2—氢气还原—钼粉”。目前很少使用。在此工艺下，公式(1.1) 是有可能实现的。在此工艺过程中，钼酸铵在400℃～650℃氢气氛围中先焙 解，再还原。在此过程中，因为焙解和还原产生的水蒸气无法及时被排出，在 反应系统内易发生反应(1.2)和(1.3)。
[0006][0007]2NH3(g)+12MoO3＝3Mo4O
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+3H2O(g)+N2(g)
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(0.3)
[0008]其中从反应(1.2)中可以看出，水蒸气可与氨气发生可逆反应生成氨水， 进而降低氨气的还原性和利用率；而当部分氨气生成氨水被消耗之后，局部范 围内氨气分压(浓度)降低，导致反应(1.3)发生。而该反应的产物Mo4O
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和反应生成的MoO2以及水蒸气会发生烧结形成共熔共晶体，使物料发生严重 板结，进而增加NH3向内扩散和还原产物水蒸气向外扩散的阻力，进而降低了 气固NH3还原效率和产物产出率。因此，在现有的钼粉还原过程中，无法实现 氨气与氢气接力还原过程。
[0009]鉴于以上原因，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0010]为了解决现有钼粉还原技术存在的以上问题，本专利技术提供了一种氨气与氢 气接力还原钼酸铵绿色化制备钼粉工艺，该工艺将焙解产生的氨气进行回收利 用，减少氨气的排放，其使其作为还原剂参与反应，制备得到钼粉。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0012]一种氨气与氢气接力还原钼酸铵绿色化制备钼粉工艺，包括如下步骤：
[0013](1)将钼酸铵进行高温焙解处理，生成三氧化钼、氨气和水蒸气，对产生 的氨气和水蒸气进行干燥分离，得到干燥的氨气；
[0014](2)将干燥的氨气对三氧化钼进行还原，生成二氧化钼、水蒸气和氮气；
[0015](3)采用氢气还原二氧化钼，得到钼粉。
[0016]本专利技术的工艺涉及的反应如下：
[0017](NH4)2Mo4O
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→
4MoO3+2NH3+H2O
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(2.1)
[0018]2NH3→
N2+3H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2.2)
[0019]3MoO3+2NH3→
3MoO2+N2+3H2O
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(2.3)
[0020]MoO2+2H2→
Mo+2H2O
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(2.4)
[0021]本专利技术的工艺流程图如图2所示。
[0022]首先，在焙解阶段。将钼酸铵放在氮气的气氛中进行焙解生成MoO3、氨 气和水蒸气，完成焙解过程。同时，将焙解过程产生的氨气和水蒸气进行分离 干燥，得到干燥的氨气；
[0023]其次，在一段还原阶段。用焙解过程回收的干燥氨气对三氧化钼进行一段 还原，生成二氧化钼、氮气和水分。完成一段还原过程。同时将生成的氮气和 水蒸气进行分离干燥，得到干燥的氮气，可作为开/关炉体时的置换气体或者还 原过程的保压气；
[0024]最后，在二段还原阶段。用氢气对一段还原生成的二氧化钼进行二段还原， 得到金属钼粉。
[0025]氨气作为一种污染性气体，对环境以及人体造成危害。本专利技术对以钼酸铵 为前驱体制备钼粉的过程中产生大量的氨气与水蒸气进行干燥分离，得到单一 的气体产物—氨气。同时借助于氨气的还原性，用氨气取代部分的氢气作为还 原剂，不仅实现资源的回收利用，变害为利，而且实现了钼粉制备过程绿色化。
[0026]此外，NH3还原MoO3得到的MoO2比氢还原得到的MoO2形貌更为规则， 粒度更为均匀。在此基础上，进一步用氢气还原能够得到颗粒尺寸均匀的钼粉。
[0027]进一步的，步骤(1)中焙解的温度为540
‑
560℃，焙解的时间是1.8
‑
2.2h。
[0028]进一步的，步骤(1)中焙解的温度为550℃，焙解时间是2h。
[0029]从理论上来说，仲钼酸铵一般在350℃时，氨气和水分已基本逸出，工业 生产时煅烧温度要比理论值高，原因是仲钼酸铵的粒度、含水量、炉子温度均 匀情况与加热料的多少以及速度等均有关。温度偏高会使MoO3长大，甚至也 会产生升华与凝华现象，造成粉体结块。温度偏低，焙解不充分，影响产品质 量，所以本专利技术中选择540～560℃。
[0030]经过大量的试验，本专利技术人发现钼酸铵焙解温度过低时，氨气释放不完全； 当NH3还原MoO3时，在氨气量较低时，产物出现了明显的板结现象，产物也 不全是MoO2，其中含有中间产物Mo4O
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。同时发现钼酸铵焙解温度过高时， 会导致MoO3颗粒粗大，进而影响MoO2的颗粒尺寸分布。经过试验发现，当 焙解温度合适，且NH3在还原MoO3时略微过量时可以还原得到颗粒比较均匀 的MoO2。
[0031]进一步的，步骤(1)中氨气和水蒸气进行干燥分离后，采用底吹方式向高 纯MoO3粉体供气及时排除还原过程产生的水蒸气。
[0032]对钼酸铵分解产生氨气和水蒸气进行收集和干燥之后，采用底吹的供气方 式，这
样能够及时分离并排除还原产生的水蒸气，使反应的平衡能够向正向移 动，有利于还原反应(1.2)进行；另外，水蒸气及时被排出可以使局部范围内 的NH3分压增大，避免了反应(1.3)的发生，从而避免了板结现象的产生，提 高了氨气的还原效率和利用率。
[0033]进一步的，步骤(1)中高温焙解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨气与氢气接力还原钼酸铵绿色化制备钼粉工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)将钼酸铵进行高温焙解处理，生成三氧化钼、氨气和水蒸气，对产生的氨气和水蒸气进行干燥分离，得到干燥的氨气；(2)将干燥的氨气对三氧化钼进行还原，生成二氧化钼、水蒸气和氮气；(3)采用氢气还原二氧化钼，得到钼粉。2.根据权利要求1所述的氨气与氢气接力还原钼酸铵绿色化制备钼粉工艺，其特征在于，步骤(1)中焙解的温度为540
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560℃，焙解的时间是1.8
‑
2.2h。3.根据权利要求2所述的氨气与氢气接力还原钼酸铵绿色化制备钼粉工艺，其特征在于，步骤(1)中焙解的温度为550℃，焙解时间是2h。4.根据权利要求1所述的氨气与氢气接力还原钼酸铵绿色化制备钼粉工艺，其特征在于，步骤(1)中氨气和水蒸气进行干燥分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：车玉思，孙紫昂，杜胜敏，宋建勋，何季麟，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：