1.基本介绍

钨是重要的稀有金属，高熔点（3380℃）、高密度、高硬度、低热膨胀系数，以及优异的抗腐蚀性能和高温高强度，使其成为多种功能材料和结构材料的主要原料，在工业上具有广泛的应用。仲钨酸铵（APT）是制备钨制品的重要原材料，目前工业常用的方法是先将APT在弱还原气氛下煅烧成黄钨或者蓝钨，然后再进行氢还原生产钨粉。这种方法制备的钨粉为非常规则的多晶形，粉末粒度大多控制在2~5μm之间，成为军工和民用等领域制备钨合金和碳化钨（WC）的主要原料。但是这种工艺过程较长，容易带入杂质，生产成本相对较高。本文提出一种能生产出满足目前高质量钨粉的需求，同时能缩短流程、降低成本的新工艺方法--一步还原法。

 

2.制备钨粉的基本原理

正常情况下，三氧化钨（WO₃）的氢还原反应为：

WO₃(s)+3H₂(g)=W(s)+3H₂O(g)

整个还原过程与温度有关，当温度低于885K（611℃左右）时，反应分4个还原阶段，即WO₃→WO_2.9→WO_2.72→WO₂→W；当温度高于885K（611℃左右）时，反应分三个还原阶段，即WO₃→WO_2.9→WO₂→W。氢气还原为吸热反应，因此，升高温度有利于还原反应的进行。在高温、有水蒸气的环境下，WOx、W会反应生成具有更高蒸汽压的WO₂(OH)₂，反应方程式如下：

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

W(s)+4H₂O(g)=WO₂(OH)(g)+3H₂(g)

钨氧化钨与水蒸气的反应对钨粉粒度有很大的影响。伴随操作条件的不同，在煅烧和还原APT制备钨粉的反应过程中，钨粉的粒度会产生明显变化。