选择性沉淀法从钨酸钠溶液中除钼

钨,钼均为我国的传统优势资源,随着优质钨、钼资源的日益消耗,不断开发和利用,高质量的钨资源不断消耗,不得不处理品位较低、杂质含量较多的复杂矿,这就从原料的加工处理上增大了选矿和冶金的难度,特别是钨、钼等一些相似元素的分离难度更大。另一方面,随着科学技术的高速发展,用户对产品纯度提出了更高的要求。传统的除钼方法不仅存在流程长、污染重、钨损失大、成本高等不足,而且料液中允许钼含量范围窄,除钼深度也达不到新的要求。近年来,正在崛起的分子设计和分子工程学已深入到化学、化工、医药、选矿等各个领域。人们已经开始从物质的宏观领域深入到物质的微观世界。借助于计算机分子结构设计智能系统,以及计算机模拟等现代科学技术手段,人们已能合成具有特定性能的特效试剂,用于解决特定的实际问题。由于钨钼同处于元素周期表的第IVB族,尽管它们之间存在一些性质差异,但这些差异并不十分明显,单纯利用这些微小的差异难以进行钨、钼的高效深度分离。因此,因此研究高效而经济的从钨酸钠溶液中深度除钼工艺为钨冶金中的重大课题。
 
下面就给大家介绍几种人们经过大量的实验和科学研究所掌握的几种有效的除钼方法。首先,我们来看一看第一种方法-选择性沉淀法是如何从钨酸钠溶液中除钼的。
1. 在前人成功经验的基础上,从钨冶炼过程的特定体系出发,以量子化学、结构化学及分子设计理论为基础,以钨、钼化合物的性质差异为依据,经过大量的分析和研究,设计、合成并试制成功了用于从Na2W04及(NH4) 2W04溶液中选择性高效除钼的沉淀剂M1152a 等。
2. 这些试剂与钨酸盐溶液中的钼有很强的亲和力,可在简单而又温和的条件下使钼形成难溶的稳定化合物沉淀下来,而与溶液中的钨几乎不发生作用,从而实现钨、钼的高效深度分离。
3. 实验使用过程中需要注意沉淀剂种类,沉淀剂用量对除钼效果的影响。为保证较好的除钼效果,同时尽可能降低试剂成本,对M1152a 而言,除钼剂的用量以3-4倍理论量为宜。
4. 最后再考虑除钼过程中钨回收率的高低来选择最有效的沉淀法。
 
 
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仲钨酸铵循环氧化还原法制备亚微米球形钨粉

钨粉是硬质合金的主要原料,更是钨基合金的主要原料。但是,钨粉属于脆性材料,其硬度和强度之间存在着矛盾:硬度高则强度低,强度高则硬度低。为了提高材料的性能,将钨粉细化成为了一种趋势,用以制备更加优异的产品。亚微米钨粉经压制烧结后可提高材料的强度、韧性,降低金属塑性和脆性转变温度,大大改善金属及合金的性能,克服硬度和强度存在的固有的矛盾。
亚微米球形钨粉
目前,国内外制备亚微米钨粉的主要方法有:循环氧化还原法、高能球磨、干燥气氛还原法、紫钨氢气还原、卤化钨氢还原法、喷雾干燥、流化床法、钨酸盐还原法、熔盐电解法和等离子体技术等。

特纯仲钨酸铵循环氧化还原法制备亚微米球形钨粉的原理是,将仲钨酸铵煅烧得到紫钨,再对紫钨进行还原,得到钨粉,对制得的钨粉进行循环2次氧化和3次还原。工艺生产过程如下:
1、将特纯仲钨酸铵在氩气中缓慢升温到800℃,当温度达到800℃时保温10min,仲钨酸铵经高温煅烧转化为紫钨;
2、用步骤1得到的紫钨在氢气中进行第1次还原,得到钨粉;
3、用步骤2制得的钨粉在空气中缓慢升温到500℃,进行第1次氧化,当温度达到500℃时保温10min,获得三氧化钨;
4、用步骤3得到的三氧化钨在氢气中进行第2次还原,制得钨粉;
5、用步骤4制得的钨粉重复步骤3的工艺条件,进行第2次氧化,获得三氧化钨;
6、用步骤5制得的三氧化钨重复步骤2的工艺条件,进行第3次还原,制备出亚微米球形钨粉。

循环氧化还原法因其独有的受污染少、粒度分布范围窄、工艺路线简捷易行、工艺参数易于控制、设备简单和适合工业化大批量生产等优点在众多方法中脱颖而出,并且,制得的亚微米钨粉颗粒呈球形,有利于钨粉在压坯烧结过程均匀化收缩,实现良好的尺寸控制。

 
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铁系金属氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷热电性能影响5/5

热电材料能作为热电发电与制冷设备,而且无污染、噪音小,如果能将热电发电发展起来,就能替代部分传统的化石能源,既能解决能源危机又能减轻环境负担,所以热电材料是十分具有前景的一种材料。

热电发电装置

 
三氧化钨(WO3)陶瓷虽然本身就具有热电性能,但是我们希望通过掺杂的手段来改善WO3陶瓷的热电性能,提高它的热电转换效率。选用具有较高电导率的铁系氧化物氧化铁(Fe2O3)、氧化钴(Co2O3)、氧化镍(NiO)作为掺杂物质,制备出了Fe2O、Co2O3和NiO掺杂的WO3陶瓷,并对三者的微观结构与热电性能进行对比,得出了一下结论:(1)三种铁系金属氧化物分别在不同程度上提高了WO3陶瓷的电导率,因此三种掺杂WO3陶瓷功率因子都得到了不同程度的提升;(2)WO3陶瓷被三种铁系金属氧化物掺杂后,从微观结构上都生成了第二相,分别为FeWO4、CoWO4、NiWO4,生成这些第二相的主要原因为掺杂物的掺杂浓度大于本身在WO3中的溶解度后稀释出来的掺杂物与WO3发生了化学反应;(3)相比掺杂Fe2O和掺杂Co2O3的WO3陶瓷,掺杂NiO的WO3陶瓷的热电性能最佳,尤其当NiO掺杂浓度为1.0mol%时,电导率提高最为明显。(4)最后将掺杂NiO,掺杂浓度为1.0mol%的WO3陶瓷进行热导率测试,并且根据之前实验数据计算出ZT值,得出在高温下具有良好的热电性能这一结果,在一定条件下能适用于制备热电发电器件。
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铁系金属氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷热电性能影响4/5

掺杂铁系金属氧化物三氧化钨(WO3)陶瓷的热电功率因子。掺杂氧化铁(Fe2O3)与掺杂氧化钴(Co2O3)的陶瓷功率因子要高于未掺杂的陶瓷,但是后者要明显的多,前者提高幅度不大;而掺杂氧化镍(NiO)的陶瓷只有当掺杂浓度为1.0mol%左右时,其功率因子比未掺杂陶瓷大,其余状态都比未掺杂的小。三种掺杂陶瓷的功率因子在达到最大值之前都会随着温度升高而上升,当三者都达到最大功率因子时,掺杂浓度为1.0mol%的NiO数值最大,而且数值都为另外两者的2-3倍,可见掺杂NiO对WO3陶瓷热电功率因子改善效果最佳。
 
掺杂NiO的 WO3陶瓷的ZT值。确定热电材料的热电转换效率高低,最准确的方式还是ZT值的高低情况,ZT是由电导率、seebeck系数、以及热导率计算得出的,热导率的测试费用相对比较高,所以一般会先去测试热电材料的功率因子,功率因子的数值达到一定水平了,才会去测试其热导率,由于三种掺杂物中NiO所掺杂的陶瓷功率因子最高,所以只对其进行热导率测试。由于掺杂NiO的WO3陶瓷在掺杂浓度为1.0mol%时功率因子最大,所以选择这个掺杂浓度下的掺杂陶瓷来热导率测试,测试结果显示掺杂NiO陶瓷的热导率随着温度上升而下降,通过之前测试的数据,计算出ZT值,当温度从373K上升至973时,ZT值上升了0.00066,说明掺杂NiO的WO3陶瓷在高温情况下具有良好热电性能,具有一定发展潜力。
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铁系金属氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷热电性能影响3/5

三氧化钨(WO3)陶瓷掺杂铁系金属氧化物前后电导性能变化。温度不高时,掺杂氧化镍(NiO)的WO3陶瓷会因为掺杂浓度的不同,电导率始终在未掺杂陶瓷电导率上下波动,掺杂氧化铁(Fe2O3)与掺杂氧化钴(Co2O3)的陶瓷电导率大于未掺杂的陶瓷。掺杂NiO与掺杂Co2O3的陶瓷只要掺杂浓度不是特别大,电导率都会随着温度和浓度增加而变大,但是当掺杂量很大时,这两者掺杂的陶瓷反而电导率会下降,由于掺杂量浓度大于溶解度时会生成第二相,第二相主要存在于晶界上,使得晶界之间的流动性降低,同时使晶粒之间的空隙附着于晶界附近,导致材料的电导率下降。而掺杂Fe2O3的陶瓷会随着掺杂物浓度的不断上升,电导率也不断变大,这主要是由于作为金属氧化钨Fe2O3本身也有很良好的电导率,当掺杂浓度为10.0mol%时,WO3的电导率最大。
 
三氧化钨(WO3)陶瓷seebeck系数受掺杂铁系金属氧化物的影响。塞贝克(Seebeck)系数,Seebeck系数的绝对值越大,说明热电材料的热电转换效率更好。从三种掺杂陶瓷的Seebeck系数都大于未掺杂陶瓷且都为负值,可以看出三种掺杂陶瓷都是一种n型热电材料,但是不同的是掺杂Fe2O3与掺杂NiO的陶瓷的Seebeck系数绝对值都是随着温度上升而增加,而掺杂Co2O3的陶瓷在随着温度增加,Seebeck系数的绝对值并没有随着温度升高而出现单调的变化趋势,而是在某一些温度点上出现了下降。可能是在这些温度点上出现出现了相交,材料的微观结构影响了Seebeck系数。
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铁系金属氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷热电性能影响2/5

制备掺杂三氧化钨(WO3)陶瓷。制备过程:首先,将三氧化钨与掺杂物研磨成粉末,为了使研磨出更细腻的混合粉末,研磨过程中加入适量酒精;然后,将混合粉末干燥后预烧处理,温度为600℃;其次再进行研磨,研磨过程中加入聚乙烯醇(PVA),形成均匀混合的浆料;最后,将浆料经过干燥、造粒、成形后在1100℃下烧结出掺杂的WO3陶瓷。
 
WO3陶瓷掺杂铁系金属氧化物前后微观结构变化。单从晶体尺寸上来看,只有氧化铁(Fe2O3)的掺杂使WO3陶瓷晶粒变小,而氧化钴(Co2O3)与氧化镍(NiO)的掺杂使得WO3陶瓷的晶粒尺寸变大。随着掺杂浓度的提高过程中,掺杂Fe2O3的陶瓷晶粒尺寸逐渐变大,孔间隙率逐渐变小并且一直小于未掺杂的陶瓷;掺杂Co2O3与NiO的陶瓷晶粒尺寸逐渐变小,孔间隙率逐渐变大,甚至超过了未掺杂陶瓷的孔间隙率。三者之间的共同性为:掺杂量较小时,陶瓷材料都获得了更好的致密性;但掺杂量较大时,颗粒中都出现杂质,这些杂质都基本存在于晶界上并随着掺杂量增大而变多。不同的掺杂物在WO3陶瓷中的溶解度不同,当掺杂浓度在溶解度之下时,掺杂物溶解在WO3陶瓷中;当掺杂浓度在溶解度之上时,就会产生第二相,分别为FeWO4,Co2O3、NiWO4,这些产物即为晶界上得杂质,掺杂浓度越高,第二相就越明显,杂质就越多。这些第二相的生成原因主要原因为:铁系金属氧化物的浓度超过了本身在WO3中的溶解度,随后与WO3发生了化学反应。
掺杂三氧化钨陶瓷微观结构
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铁系金属氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷热电性能影响1/5

三氧化钨(WO3)属于过渡金属氧化物,不仅具有变色特性、气敏特性、被用于诸多领域,而且还被发现具有属于电学领域的特性,具有压敏特性以及热电热性,对于热电特性目前的主要运用方向为热电发电与制冷。WO3虽然具有热电特性,但想要直接用来制作热电器件还必须改善其热电性能,提高热电转换效率,掺杂是改善或增强材料某一特性的主要手段,文中分析了铁系金属氧化钨掺杂WO3后对其热电特性的影响。
氧化铁、氧化钴、与氧化镍
铁系金属氧化钨。目前发现的铁系元素有三种,分别为:铁、钴、镍,这三种元素性质很相似,被统称为铁系元素,文中掺杂物分别为这三种铁系金属的氧化物,分别为:氧化铁(Fe2O3)、氧化钴(Co2O3)、氧化镍(NiO)。三氧化二铁(Fe2O3)是生活中铁锈的主要成分,可作为颜料、抛光剂、催化剂以及炼铁原料等,最主要应用于橡胶、油墨、油漆等领域中等;氧化钴(Co2O3)可作为催化剂、染料以及生产超耐热合金、硬质合金、绝缘材料和磁性材料的原材料等,主要应用于精炼石油催化剂、搪瓷和陶瓷颜料、油漆添加剂、电池行业等;氧化镍(NiO)可作为催化剂、电子元件材料、搪瓷的密着剂和着色剂以及生产镍锌铁氧体等,主要应用于主要磁性材料、冶金、显像管、搪瓷涂料和蓄电池材料等。这三种金属氧化物都能用于颜料、催化剂、作为生产金属、金属合金的原材料,并且都具有良好的电导特性,也正因为铁系金属氧化物具有良好的电导特性所以被选择作为WO3的掺杂物来改善其热电特性。
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三氧化钨的还原方法

我国是世界储钨和产钨大国,对世界钨商品贸易的影响是举足轻重的。近年来,我国在钨制品的生产、质量研究及出口量上取得了长足进展。但我国碳化钨在世界贸易中所占比例仍然很低。如何合理地利用我国丰富的钨资源,发展和提高钨产品深加工技术水平,提高深加工产品质量,开拓钨的新应用领域,搞好钨副产品的综合利用,不仅对硬质合金行业的发展有深远的影响,而且对铁合金行业也有重要意义。
 
真空碳还原三氧化钨法:
真空碳还原三氧化钨法是指在钨粉中允许杂质碳存在(包括WC)或杂质成分要求不是很严的那些情况下,用工业纯碳还原制取钨粉或碳化钨粉是简便而经济的方法。如以下表格所示,用碳还原的钨粉或碳化钨粉,做为铸造碳化钨的物料是完全可以满足要求的。为此。可以使用纯度为98%的三氧化钨或纯度较高的人造白钨,以碳黑石墨粉等为还原剂,在真空炉内还原和碳化而制得钨粉和碳化钨粉。
铸造碳化钨技术条件
 
碳还原三氧化钨法:
碳还原三氧化钨法是指用碳还原三氧化钨,此方法的原理与用氢还原极其类似。在常压下,温度高于750℃时加热三氧化钨与炭黑或石墨粉的混合物。开始发生下列反应:WO3+3C=W+3 CO;WO3+4C=WC+3CO。在1000℃以下,主要是由CO参加还原反应,生成CO2并发生CO2与碳的气化反应:WO3+3CO=W+3CO2;CO2+C=2 CO2
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纳米硬质合金与传统硬质合金对比

由于纳米硬质合金有效地调和了硬度以及韧性之间的矛盾,使其在力学以及机械性能等各个方面相较于普通结构硬质合金都有一个较大的提升,我们主要从以下两个方面出发,将纳米结构硬质合金与传统硬质合金进行一个更为直观的对比:

1.孔隙缺陷:

从一些生产经验以及理论上分析,晶粒度越小,其所存在的孔隙缺陷也越小,断裂韧性增强。这就使得纳米硬质合金的孔隙缺陷比传统硬质合金的孔隙缺陷要小得多。当晶粒尺寸小于30nm时,缺陷只有几纳米甚至更小,此时断裂韧性得到极大的改善。

2.界面

相比之下,纳米硬质合金的界面比传统结构的硬质合金的界面多了许多,裂纹路径通过硬质相WC界面和粘结相Co界面,换句话说,穿过晶界的裂纹在纳米晶材中大量地增加,其正说明了裂纹不优先沿着界面而是通过粘结相前进,在硬质合金材料中形成密集的浅韧窝。在通过B/C界面断裂的粘结相存在大量的塑性变形,提高通过B/C界面的裂纹路径的百分比会显著提高过程的断裂能力,从而增强纳米硬质合金材料的整体韧性。此外,从与变形机制有关的界面效应上看,当晶粒尺寸达到纳米级别,晶粒的迁移与位错运动都变得相对困难,取而代之的是晶界的滑动以及小范围的扩散,如晶粒形状的改变、晶粒的旋转。纳米WC颗粒被包覆在纳米Co中,当纳米晶Co称为控制相时,相应的硬质合金的力学性能也发生的改变。要注意的是纳米硬质合金的耐磨性要高于传统硬质合金,但是其并不遵循传统硬质合金随晶粒尺寸下降而耐磨性提高的机制。

纳米硬质合金铣刀

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钨合金配重件在滑雪板中的应用

滑雪运动在现代深受人们的喜爱,也逐渐发展成为一项竞技比赛,其项目和领域也在不断地扩展。滑雪所使用的滑雪板一般采用木材、塑料以及金属材料等混合制成。为了使滑雪板具备更好的平衡性和速度通常可以在滑雪板中增加配重块,重量可调节。
 
滑雪板在平放时没有收到任何重力的挤压会有形状,而当承受了人体的重量时滑雪板就会发生变形被踩平,不同的滑雪板型会有不同的形变压力从而产生不同的弹性能量。但为了在弯道时保持稳定平衡的滑行效果,需对滑雪板增加配重。
 
对于滑雪板而言,由于经常性地在雪地上摩擦,且板身较为轻薄,因此用以制作滑雪板配重件的材料应具备密度大、体积小、抗腐蚀、耐磨性好,坚固耐用、加工性能好以及不易变形等等一系列的性能。如果滑雪板重量过轻,会使得滑行过程中产生较大的震动从而失去滑雪板的控制平衡性。因此用钨合金材料可以根据需要加工成各种形状的钨合金配重件运用于滑雪板中,达到平衡滑雪板、减轻滑行震动以及控制滑行速度的目的。
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钨合金游戏鼠标配重

鼠标是电脑的标配之一,在生活中也是必不可缺的产品之一。早期的鼠标内置了许多的传感器,因此较重,但是随着科技技术的发展和生产工艺的提升,现如今鼠标也越来越小巧轻便。但是这种轻便的鼠标对于热爱玩游戏的玩家来说很影响使用手感。因为游戏鼠标大多都需要精准定位,这源自于光学辨识芯片的不断改进。但由于每款鼠标对应不同人群都有主观产生的“手感”,不同人对于鼠标的把握力度都不尽相同,有的人喜欢轻一点的,有些人却喜欢重一点的。因此如果使用者认为这款鼠标没有“手感”,那么鼠标的精准定位将不复存在。
 
这种情况下,给鼠标增加配重块就可以很好地解决这一“众口难调”的问题。可以根据个人的不同需求,增加不同重量的配重。通过配重来调节鼠标的重心,来保证鼠标的稳定性。目前鼠标配重块主要应用于游戏鼠标。
 
内嵌的鼠标配重块主要分为两种类型:固定型和调节型。目的就在于让游戏玩家在使用鼠标时能有良好的手感,不会感觉鼠标很空。调节型鼠标配重相较于固定型的来说会更受欢迎,因为使用者可以自主调节,增加或减少内嵌的配重块来达到自己最满意的状态。一般的鼠标配重块都采用铁件,但是对于有些外观设计较为时尚(小孔镂空)的鼠标来说,使用久了手上的汗渍会将铁件腐蚀,导致生锈。如果用铅配重的话,由于铅有毒,时间久了会对人体造成伤害。基于此,钨合金作为一种高密度、无毒环保的材料用来制作游戏鼠标的配重最为适宜。
钨合金游戏鼠标配重块
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2024年1月份赣州钨协预测均价与下半月各大型钨企长单报价。

 

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