钨坩埚的类型

作为金属钨制品之一的钨坩埚具有优良的特性,比如熔点,沸点高,抗摩擦性强,热膨胀系数小等性能,使钨坩埚广泛应用有稀土冶炼,石英玻璃,电子喷涂等行业。再者,我国是世界上钨资源最丰富的国家,因此,钨坩埚的相关用途也得到了较快的发展。根据钨坩埚的制造工艺,可以将钨坩埚主要分为锻造钨坩埚和烧结钨坩埚两种类型。以下将对两种类型进行简要介绍。

锻造钨坩埚:锻造是一种通过锻压机械对金属胚料施加压力,使其产生塑性变形,从而获得具有一定机械性能,一定形状和尺寸锻件的加工方法。锻造钨坩埚的制作原料是的是实心的钨棒。锻造钨坩埚是在经过车床车制后,加工成型的产品。其优点是钨坩埚的密度大且不容易腐蚀,使用周期较长。

纯度

密度

规格

公差

壁厚

表面粗糙度

99.95%

≥19.35g/ cm3

直径(mm)

10-500

高度(mm)

10-750

直径

+/-5.0

高度

+/-5.0

8-20

Ra=1.6

烧结钨坩埚:烧结是指将粉状原料加工为致密体的一种传统的工艺过程。烧结钨坩埚采用的原料是钨粉。通过烧制成型后,经车床加工获得钨坩埚。烧结钨坩埚的特点是可以生产大规格的钨坩埚。

 

纯度

密度

规格

公差

壁厚

表面粗糙度

99.95%

≥18.5g/ cm3

直径(mm)

10-500

高度(mm)

10-750

直径

+/-5.0

高度

+/-5.0

8-20

Ra=1.6

钨坩埚具有良好的高温抗氧化能力和抗电化学腐蚀能力,是比较好的高温辅助材料。锻造钨坩埚和烧结钨坩埚虽然优点较为突出,但是两者仍然存在一些问题。比如,在烧结钨坩埚进行烧结的过程中,由于烧结的温度很高,烧结矿无法将热送至高炉,即便是对部分余热进行回收,还是会有大量废热排除,会对生态环境造成一定的影响。烧结钨坩埚:烧结是指将粉状原料加工为致密体的一种传统的工艺过程。烧结钨坩埚采用的原料是钨粉。通过烧制成型后,经车床加工获得钨坩埚。烧结钨坩埚的特点是可以生产大规格的钨坩埚。

钨坩埚

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钨坩埚的制备方法:等静压-烧结,锻造加工,旋压成形

随着钨工业的快速发展,市场对钨坩埚的需求量也逐渐增加,对产品的要求也越来越高。因此,钨坩埚的制备方法及其特点,对钨材料的开发利用具有很重要的意义。以下将对这3种方法进行简要分析。

等静压-烧结法:当今工业生产钨坩埚最主要的制备方法之一就是等静压-烧结法(以下简称烧结法)。烧结法是先按照产品所要求的尺寸进行模具的组装,然后是将那些有达到国家标准的钨粉原料装入模具并且要对其进行密封。接下来是将其放入等静压机中以压强为180-250MPa开始压制操作,然后是把压坯放在升温率为80-150  ℃/h的高温感应烧结炉中进行烧结,高温保温时间为4-8小时最佳。最后就是按照产品要求对其进行车加工,加工完后就是要对成品的外观,尺寸,密度等进行质量检验。

锻造加工法:采用锻造加工法制备钨坩埚主要是通过三个步骤来完成。它们分别是坯料准备,锻造和机加工。一般情况下,坯料的相对密度是90%-95%,在准备坯料时要根据成品的要求来计算出所需要的钨棒尺寸和质量。然后将准备好的坯料,也就是钨棒放入氢气炉中进行加热,要将温度加到1400-1600℃才行。保温一段时间后进行锻造开坯,然后再次对坯料进行多次加热和锻造,直到坯料的尺寸符合要求。完成锻造后,对坯料进行退火处理,然后根据成品的要求进行尺寸的加工。

旋压成形法:在用次方法制备钨坩埚时,要先准备钨烧坯,然后使用热轧工艺将其热轧成符合设计的薄板,并将其加工成圆片,放在热旋压机上。接着对氢气和压缩空气的混合火焰进行加热,经过多次旋压后,钨板外形变为坩埚的形状,最后冷却形成钨坩埚成品。

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三氧化钨SCR脱硝催化剂的影响因素——运行时间

催化剂表面变化随着三氧化钨SCR脱硝催化剂运行时间的延长,催化剂的活性会显著降低。其主要原因是:催化剂中毒、积碳和积灰、烧结、活性组分流失以及机械磨损和破坏等。
 
运行时间对三氧化钨SCR脱硝催化剂的主要影响如下:
1.从催化剂外观上分析,随着运行时间的延长,蜂窝式SCR脱硝催化剂的孔道大量堵塞、内壁变薄,颜色也因高温侵蚀而导致变化;
2.催化剂活性降低,活性组分钒元素流失;根据脱硝活性试验可以初步判断,催化剂在运行超过30,000t后,其脱硝性能已不能满足燃煤电厂要求;
3.随着运行时间延长,催化剂表面板结、团聚现象加重;
4.不同运行时间催化剂孔结构特性分析表明,催化剂在运行过程中,烟气中的飞灰除了会堵塞催化剂孔道结构,还会影响催化剂内部介孔;
5.催化剂活性组分流失。催化剂表面的V=O的性质对SCR反应有着重要影响,在催化剂运行过程中,在氨气的作用V=O本身被还原,而后又被烟气中的氧气氧化,引起活性组分流失,致使催化剂活性降低。
6.随着SCR脱硝反应的进行,大量飞灰沉积在催化剂表面,飞灰所含的水溶性阴离子及阳离子是影响催化剂活性的原因之一。试验结果证明,随着运行时间延长,催化剂表面的积灰量增加,从而间接影响催化剂表面水溶性离子的数量,使其呈增加的趋势,最终影响三氧化钨SCR脱硝催化剂的活性。
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钾钠钨青铜中离子扩散机理

从外观上看,钾钠钨青铜和钾钨青铜都是紫红色的层状单晶。四方(I)型钾钠钨青铜的结构与四方(I)型钾钨青铜的相似,它们的晶胞参数a0等于12.223A,c0等于3.882A。因此可以期望,钾钠钨青铜的一些性能应与同晶型的钾钨青铜的相似, 而与钠钨青铜的相差较大。
 
喇曼散射实验已证实这一点,钾钨青铜的喇曼谱与钠钨青铜的相差甚大,钠钨青铜的喇曼特征峰在钾钨青铜的喇曼谱中没有出现。钾钨青铜的喇曼谱很平滑、简单。钾钠钨青铜的喇曼谱与钾钨青铜的相似。
 
对于红外吸收谱,钾钠钨青铜的谱中没有出现钠钨青铜和钾钨青铜的谱中在958cm-1波数处的吸收峰。图1给出K0.39Na0.27WO3和K0.44WO3和总电导率与温度的关系。从图1中可见,钾钠钨青铜的总电导率比钾钨青铜的要小。但激活能相差不大,钾钠钨青铜为0.09eV,钾钨青铜为0.08eV。
 
钨青铜型插层化合物的立方和四方(I)型结构都是以具有一维通道为特征的。对于钾钠钨青铜而言,在其一维通道中包含有两种不同的离子。这样原有的一维通道中被单一离子占有时的对称性受到了破坏,其结果是喇曼谱显得简单、无结构,红外吸收谱也显得简单、无特征。
 
综合上述的实验结果,提出钾钠钨青铜中离子扩散的机理。四方型(I)钾钠钨青铜是由三氧化钨八面体相连的骨架结构组成的。这些八面体排列起来使得有供阳离子填充的通道。由于钾钠两种离子同时存在于通道中,导致了骨架结构的拓扑变形,使得原来通道孔径与运动离子之间的较佳匹配受到了某种程度的破坏,因而离子扩散变慢。这也与钾钠钨青铜中碱金属离子的含量比钾钨青铜或钠钨青铜的要高和外来离子进人骨架结构有关。

总电导率与温度的关系
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三氧化钨SCR脱硝催化剂存在的缺陷

蜂窝式脱硝催化剂SCR脱硝技术在燃煤电厂已经使用了30多年了,作为一种高效的烟气脱硝技术在众多同方面技术中脱颖而出,是一项运行可靠的脱硝方法。根据催化剂的反应温度划分,SCR工艺分成高温、中温和低温三种类型。一般大于400°C为高温,300~400°C为中温,小于300°C为低温。目前最成熟的是中温三氧化钨脱硝催化剂,然而,尽管是这个经过不断研究的成熟的技术,也还是存在很多的缺陷。
 
1.中温催化剂要求的使用温度必须在350°C以上,在这个环境下才能避免二氧化硫被氧化成三氧化硫,从而削弱催化剂的活性影响。所以,要求SCR脱硝催化剂必须方在脱硫与除尘器之间的上方,这样利于烟道气中的高温,否则需要额外的空气预热装置,消耗更多的能源。
2.催化剂堵塞。在烟气通过催化剂的过程,由于铵盐生成后沉积以及烟气中的飞灰都会堵塞催化剂,造成磨损甚至影响净化效率。
3.催化剂磨损。烟气中的飞灰在高速运行的过程中显著的磨损催化剂。
4.催化剂中毒。碱性金属Na、K等和有毒杂质As都会引起催化剂中毒,恶劣影响催化剂的活性。
5.空气预热器堵塞、腐蚀。五氧化二钒具有同时把二氧化硫氧化为三氧化硫的功能,而三氧化硫遇水生成的硫酸会腐蚀下游管道;另外,脱硝反应中的氨逃逸,与三氧化硫反应生成具有粘结性和腐蚀性的硫酸铵,造成空气预热器的换热面堵塞或者腐蚀。
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