1.基本介紹

鎢是重要的稀有金屬，高熔點（3380℃）、高密度、高硬度、低熱膨脹係數，以及優異的抗腐蝕性能和高溫高強度，使其成為多種功能材料和結構材料的主要原料，在工業上具有廣泛的應用。仲鎢酸銨（APT）是製備鎢製品的重要原材料，目前工業常用的方法是先將APT在弱還原氣氛下煆燒成黃鎢或者藍鎢，然後再進行氫還原生產鎢粉。這種方法製備的鎢粉為非常規則的多晶形，粉末粒度大多控制在2~5μm之間，成為軍工和民用等領域製備鎢合金和碳化鎢（WC）的主要原料。但是這種工藝過程較長，容易帶入雜質，生產成本相對較高。本文提出一種能生產出滿足目前高品質鎢粉的需求，同時能縮短流程、降低成本的新工藝方法--一步還原法。

 

2.製備鎢粉的基本原理

正常情況下，三氧化鎢（WO₃）的氫還原反應為：

WO₃(s)+3H₂(g)=W(s)+3H₂O(g)

整個還原過程與溫度有關，當溫度高於885K（611℃左右）時，反應分4個還原階段，即WO₃→WO_2.9→WO_2.72→WO₂→W；當溫度低於885K（611℃左右）時，反應分三個還原階段，即WO₃→WO_2.9→WO₂→W。氫氣還原為吸熱反應，因此，升高溫度有利於還原反應的進行。在高溫、有水蒸氣的環境下，WOx、W會反應生成具有更高蒸汽壓的WO₂(OH)₂，反應方程式如下：

WO_x(s)+(4-x)H₂O(g)=WO₂(OH)₂(g)+(3-x)H₂(g)

W(s)+4H₂O(g)=WO₂(OH)(g)+3H₂(g)

鎢氧化鎢與水蒸氣的反應對鎢粉粒度有很大的影響。伴隨操作條件的不同，在煆燒和還原APT製備鎢粉的反應過程中，鎢粉的粒度會產生明顯變化。