废钨条与钨粉

钨粉是呈粉末状的金属钨,是制备钨加工材、钨合金和钨制品的原料。纯钨粉可制成丝、棒、管、板等加工材和一定形状制品。钨细粉与其他金属粉末混合,可以制成各种钨合金,如钨钼合金、钨铼合金、钨铜合金和高密度钨合金等。钨粉的另一个重要应用是制成碳化钨粉,进而制备硬质合金工具,如车刀、铣刀、钻头和模具等。

比起从矿石中提炼金属,回收再生产废弃金属不仅可以节约能源,降低成本,还有助于改善生态环境。所以,得到国际的广泛关注。特别是日本,他们国家把这项工程认为是“第二矿业”的开发。其中包含钨钢废料,金属钨及其合金废料,硬质合金废料,研磨硬质合金工具的磨屑,粉尘等二次原材料。许多国家已经开始设立专门的部门负责废钨条的回收利用。其中苏联设有研究所专门负责有色金属废料的回收再生利用。该研究所研制出的处理含钨废料流程,在通过一系列的工业试验后,被认为是最具发展前景的工序。最近几年,许多国家都在研制如何处理钨条的方法,其中废料再生产钨的方法主要有电解法,锌熔法,高温氧化法,化学溶解法和氯化法。

钨条的废端块经过试验证明可以代替工业钨细粉作为原料,并且可以制取同样质量的超级细微颗粒的钨细粉。这样不仅大幅度的降低工业成本,最重要的是资源的合理再利用,可以改善现在工业迅速发展所带来的弊端。

钨粉和钨条

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钨条和钨丝

钨丝目前主要应用于白炽灯、卤钨灯等电光源中。用于灯泡中作各种发光体的细丝,还需要在冶制过程中掺入少量的钾、硅和铝的氧化物,这种钨细丝称为掺杂钨丝也称作218钨丝或不下垂钨丝。钨条的密度均匀程度决定后续钨丝制品的质量好坏。钨条中的孔洞的数量,尺寸,分布状态不但对钨丝的高温性能具有较大影响,还会影响钨丝的力学性能。

将同一批钨粉原料生产出来的钨圆条和钨方条作进一步加工,将其拉伸至500W成品丝材以后,再使用日本和西德的裂纹探伤仪分别对50000m的钨丝进行检测。通过对比可以发现,圆钨条制备出来的钨丝,其裂纹的总长度大概是丝材全长的0.98%~1.20%。相比同样规格的钨方条,方条制备出的钨丝的裂纹就占了全长的4.21%~58.82%。显而易见,钨圆条制备的钨丝的裂纹要比方条加工出来的要小很多。通过其绕丝性能来看,相同条件下两种钨条制备的钨细丝,圆条丝的绕丝性能会比方条丝的更好一些。根据螺旋回弹的检测,可以看出钨圆条的螺旋丝在拉伸的过程中不会发生断裂现象,而且螺距之间的距离比较相等。相同情况下的方条螺旋丝就有出现劈裂的状况。

总而言之,对任何钨条加工的不均匀会造成材料变形,导致其内部组织不能均匀,从而引起丝材内壁的断裂,尤其是在不均匀的组织的交界处,更容易出现裂纹。

钨条和钨丝

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锂钨青铜光催化剂的制备

环境污染是世界各国十分关注的问题,已经导致了人们生活的饮用水源、工业水源质量不断下降,导致大气污染不断加剧,造成生态环境的不断破坏,对人类的生存构成严重威胁。为了解决这些问题,人们通过各种方法控制和治理环境污染。
 
从20世纪70年代末期,人们提出了利用光催化剂分解水中和大气中的农药以及恶臭物质等有机物,以及涂有光催化剂的固体表面的自我清洁等应用实例。目前,使用的光催化剂主要为二氧化钛,已经利用二氧化钛对水中和大气中的农药和恶臭物质等有机物进行分解,然而二氧化钛的带隙是3.2eV,只有在比400nm短的紫外线的照射下才能显现出活性,只能在室内或者有紫外灯的地方工作,几乎不能利用可见光,这大大的限制了二氧化钛光催化剂的使用。
 
考虑到光催化剂在分解有害物质中的实用性,利用太阳光作为光源是不可缺少的。照射向地表的太阳光中波长在500nm附近可见光的强度最大,波长为400nm-750nm的可见光区的能量大约是太阳光总能量的43%,所以为了高效的利用太阳光谱,寻找具有可见光效应的光催化剂引起了人们的重视。目前报道的具有可见光效应的光催化剂种类仍很有限,所以研究和开发新的具有可见光效应的高效光催化剂是非常必要。
 
一种含锂钨青铜结构氧化物作为可见光效应的光催化剂的应用,其特征在于所述含锂钨青铜结构氧化物的化学组成式为=Ba5LiFe0.5(NbxTah) λ A。,其中0 < x<1 ; 所述含锂钨青铜结构氧化物的制备方法步骤为:将99.9%分析纯的化学原料BaCO3、Li2CO3、Fe2O3、Nb2O5和Ta2O5,按Ba5LiFe0.5Nb4.75Ta4.75 O30 化学式称量配料,配好的原料混合,放入球磨罐中,加入氧化锆球和无水乙醇,球磨2-8小时,混合磨细,取出烘干,过200目筛;将所得粉料在1175-1275℃预烧,并保温6-8小时,自然冷却至室温,然后通过球磨机粉碎手段使粒子直径变小,达到2 μ m,即得到含锂钨青铜结构氧化物Ba5LiFe0.5Ta9.5O30粉末,0<x<10。这种制备方法简单、成本低,制备的光催化剂具有优良的催化性能,在可见光照射下具有分解有害化学物质、有机生物质和杀菌的作用。

锂钨青铜
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稀土对稀土钨电极还原过程的影响

稀土钨电极

稀土钨电极通常采用粉末冶金的方法制备的。采用该方法制备稀土钨电极,其粉末的质量会直接影响电极的烧结和加工性能。在混合粉末还原过程中,通常要经历WO2.9、WO2.72、WO2、W和β-W相阶段。β-W在实际生产中很难得到,但是在还原混合稀土钨粉的还原过程中可以经常发现这种材料。在第一次还原后,观察XRD图就可以发现β-W的衍射峰,且随着稀土含量的增加,其峰强也在增加。在第二次还原中,也出现了同样的规律。说明稀土有利于β-W的生成。另外,β-W的存在使得粉末的二次还原反应不彻底,因此进行稀土掺杂时,还原温度要比还原纯钨更高。由此可知,掺杂稀土会改变钨粉还原的途径,使得钨粉在还原过程中先生成β-W,然后再转变成α-W。β-W是A15型结构,这种结构具有有超导性质,因此受到广泛关注。但对于制备性能良好的钨电极,制备稳定的α-W是还原的最终目的,因此在还原过程中要提高还原温度,才能获得还原彻底的α-W。

掺杂不同成分的稀土,在相同条件下进行还原,得到的还原粉末粒度是不一样的。在相同还原条件下,稀土钨粉相比于纯钨粉,其平均粒度明显小于纯钨粉的粒度,这是因为稀土氧化钨对钨粉具有细化的作用。在各种稀土氧化物中,Y2O3对钨粉粒度的细化作用最为明显。另外,在制备多元稀土钨电极时,Y2O3含量较高时,钨粉的细化程度较好。

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钨合金双能X线骨密度仪屏蔽件

钨合金双能X线骨密度仪屏蔽件双能X线骨密度仪是用于测定人体骨矿并获取相关数据的一种医疗检测仪器,其测试的最终数据包括T值(以T值为主)、Z值、骨密度、骨量等。双能X线骨密度仪的工作原理是通过X射线管球经过一定装置,获得低能和高能光子峰。而光子峰穿透身体后,扫描系统并将所接受的信号送至计算机进行数据处理,从而得出骨矿物质含量。双能X线骨密度仪测试的结果较为准确,是WHO采用的骨密度金标准。其可用于确定儿童在生长发育过程中,成骨原料的吸收与摄取状况,并分析可能影响儿童生长发育的内外因素,以便及时制定有针对性的营养计划、运动锻炼计划,从而确保儿童在骨骼生长发育方面的优势。

双能X线骨密度仪所产生的X射线是一种波长极短(比可见光的波长更短),能量很大(比可见光的光子能量大几十至几十万倍)的电磁波。其具有穿透作用、电离作用、热作用。当其照射到人体时,可抑制、破坏甚至杀死人体细胞,使得人体在生理、病理和生化等方面出现不同程度的的变化。X射线还可以导致脱发、皮肤烧伤、视力障碍、白血病等问题。此外,X射线对胎儿也具有影响,可以造成胚胎残废、胎儿畸形、胎儿脑部发育不良,以及增加儿童期的癌症几率。而钨合金屏蔽件可用于屏蔽双能X线骨密度仪所产生的X射线辐射。

钨合金双能X线骨密度仪屏蔽件采用高比重钨合金制作而成。高比重钨合金是以钨为基体材料加入少量镍、铜、铁、钴、钼、铬等金属黏结剂组成的一种合金材料。其具有高密度、高强度、良好的射线吸收能力、良好的机械加工性能等特性。因为金属的密度越大,射线吸收能力和屏蔽能力更好,因此钨合金双能X线骨密度仪屏蔽件具有优良的辐射屏蔽性能,可以有效屏蔽双能X线骨密度仪所产生的X射线辐射。

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三氧化钨脱硝催化剂的抗碱金属中毒性能

板式脱硝催化剂燃煤电站脱硝系统中,SCR脱硝反应器通常为高飞灰布置,即SCR反应器置于电除尘等除尘设备之前,省煤器和空气预热器之间,温度窗口介于300~450°C之间。三氧化钨脱硝催化剂在该温度区间表现出优异的NOx净化效率和抗二氧化硫中毒性能。然而,在实际应用中,脱硝催化剂由于烟气中的飞灰沉积,飞灰中的碱金属K、Na以及碱土金属Ca、Mg等,导致催化剂中毒最终失活;其中,K的中毒影响最深。有研究表明,1%氧化钾的添加可导致五氧化二钒-三氧化钨/二氧化钛催化剂在250~400°C温度范围内的氨-SCR催化剂活性完全丧失。
 
那么,如何提高三氧化钨脱硝催化剂的抗碱金属中毒性能呢?碱金属造成钒基催化剂中毒的一个重要原因是由于化学作用或物理覆盖导致钒的氧化还原活性降低和活性位丧失,催化剂氧化NO为二氧化氮的活性下降。故而,适当提高五氧化二钒的负载量,能从一定程度上提升催化剂的抗碱金属中毒能力。然而,高的钒负载量会使得催化剂氮气选择性下降,二氧化氮生成量增多;并且,钒本身较贵,过多的添加将带来成本的增加和资源的浪费。所以,五氧化二钒的增加量应该控制在一定程度内。
 
三氧化钨作为助剂添加到W-Ti-V系SCR脱硝催化剂,可以显著提高催化剂的活性和稳定性。是因为钨的添加改变了催化剂中五氧化二钒的周边环境,两者之间的协同效应提高了催化剂的活性。所以,在相同钒负载量下,增加钨的负载量能够提高催化剂的SCR活性和抗碱金属中毒性能。
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铈-钛基三氧化钨脱硝催化剂

铈是地壳中最丰富的稀土金属,一种银灰色的活泼金属,其粉末在空气中易自燃,易溶于酸。金属铈主要做还原剂、催化剂,也用作合金添加剂及生产铈盐等。目前SCR脱硝技术普遍使用掺杂三氧化钨或三氧化钼的五氧化二钒/二氧化钛系催化剂,广泛应用于固定源烟气脱硝,而且也被用于柴油车尾气NOx的催化消除。

铈和蜂窝式脱硝催化剂
 
在钒系催化剂的使用过程中,有毒物质V可能发生脱落,从而进入环境,造成环境污染及人体伤害。另外,钒系三氧化钨脱硝催化剂的操作窗口比较窄,且高温时易将二氧化硫转化为三氧化硫,造成二次污染。因而,开发出高稳定性、宽温度窗口、无毒无害的催化剂用于固定源烟气脱硝和柴油车尾气中NOx的消除,始终是环境催化领域的研究热点。
 
有研究指明,采用共沉淀法,制备掺杂三氧化钨的铈-钛基脱硝催化剂。其制备如下:
1.取六水合硝酸铈、钨酸铵和硫酸钛,配制Ce/W/Ti摩尔比为0.2/0.1/1.0的溶液并混合均匀;
2.加入过量尿素溶液,并在90°C温度条件下连续搅拌12小时,然后进行抽滤和洗涤;
3.将滤饼放入烘箱中于100°C烘干过夜,转入马弗炉于500°C空气中焙烧;
4.成型,得到所需的铈-钛基三氧化钨脱硝催化剂。
 
该脱硝催化剂中无有毒物质--钒的存在,不对人体健康和环境造成威胁;且具有宽的操作温度,适用于温度变化幅度大的机动车尾气,同时也适用于固定源烟气脱硝,具有良好前景。
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圆钨条和方钨条的对比

钨条钨坯尺寸的不均匀会使垂熔烧结的过程总使自身各部分的电阻不均,温度差异大。所以,由于各段烧结程度的不同,尺寸大的部分烧的程度过低,小的部分又过度烧结,会造成熔断。因此最好使用自动装料和跟踪软膜收缩器和合理的压制参数。这样才能保证圆坯各部分在烧结之后的直径波动可以稳定在±0. 4mm以内。

首先可以通过方坯和圆坯的对比看出两者的区别。在万能试验机上,分别对模压生坯,预烧坯,等静压坯在抗压强度和抗弯强度两方面进行比较。在相同的压制的压力情况下,等静压生坯的密度是模压方坯的1.15倍左右,抗压强度是模压生坯的6.5倍,抗弯强度是模坯生坯的2.7倍。在预烧过后,方坯和圆坯的密度近似相同,圆坯的抗压强度是方坯的1.4倍,抗弯强度是2.1倍。由此可知,圆坯在运送过程中比较不容易受到损伤。

将两者进行旋锻加工的时候会发现,方钨条的表面会经常出现细微的裂纹,如果旋锻的温度升高的话,裂纹现象会严重,同样条件下的圆钨条并没有出现这种状况。这是因为方形钨条在开始进行旋锻的时候,它的棱角,面和中心各部分的无法受力均匀,所以变形的程度也有较大的区别,随着钨条的不断加工拉长,没有受到拉力的部位就会与其他部分发生裂纹现象。圆钨条的均匀密度,圆面的断面,没有成型剂,这样可以一定程度上消除加工组织中的缺陷。

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钨条与钨棒

钨条

钨棒是一种由金属钨做的金属棒,在高温条件下,作为一个熔点高且热膨胀系数低的材料,广泛应用于支持线,导入线,印表机针,各种电极和石英炉,灯丝,高速工具,汽车自动产品等工业领域。该品种金属棒除了通过高温压制金属钨粉制备而成,还可通过对钨条的加工工艺进行生产。钨条又分为钨圆条和钨方条,两者在进行旋锻加工制备钨棒的时候,所制得的成品具有一定的差别。当两者加工到直径8mm的时候,从断面的金相组织来看,钨方条在加工温度的条件下,其四个角容易产生再结晶组织,如果后续处理不得当,会造成制备的该品种金属棒的内部组织不均匀,这样就会变成后续钨丝成品的缺陷,断裂的主要原因。钨圆条在直径8mm的情况下仍保持均匀的组织密度。不均匀的组织往往会造成丝料内部缺陷的发生,如果不均匀的程度过度严重还会导致其无法继续加工。

观察这种金属棒退火后的孔洞分布状况,可以用扫描电镜观察,会看到钨方条的四个棱角的地方相对应的再结晶组织里的孔洞比较少,几乎没有孔管,但是其中间部分的位置就有比较多的孔管。而钨圆条没有存在再结晶组织,所以在后续加工中其组织分布仍然保持均匀状态。钨条内部组织密度的分布对后续钨棒的加工和钨制品的制备具有很大的影响。因此,使用者应该根据自己的要求选择要使用钨圆条还是钨方条。

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WO3/TiO2-ZrO2 SCR脱硝催化剂

SCR脱硝催化剂脱硝催化剂是SCR 过程中的核心部分,工业化应用的脱硝催化剂多为钒/钛系,其温度窗口为 370~430 ℃,脱硝效率大约在80%。然而,钒/钛(锐钛矿)系是一个不稳定的体系,二氧化钛是钛氧化物中的一种亚稳态晶体,比表面积较小,受热时表面极易收缩,在一定温度及压力条件下易转化为热力学状态比较稳定的金红石,导致脱硝效率的不可逆下降。实验证明,添加氧化锆可以提高三氧化钨脱硝催化剂的表面酸性、载体的热稳定性以及脱硝效率。
 
众所周知,氨吸附是氨-SCR脱硝反应的第一步,较长的停留时间有利于催化剂的表面反应。三氧化钨和氧化锆的掺杂使得催化剂具有超强的储存氨气的能力,有利于脱硝反应。实验制备出掺锆的三氧化钨脱硝催化剂,其操作如下:
 
1.共沉淀法制备氧化钛-氧化锆(Ti 和Zr 摩尔比为1)固溶体载体
在冰水浴条件下,将四氯化钛滴加到含有氯氧化锆的去离子水中,边滴加边搅拌;
2.滴加完毕后,用浓氨水调节pH值至9~10,产生白色沉淀后,静置12h,倾去上层清液;
3.用去离子水洗涤沉淀,真空抽滤,直至无Cl−的存在;
4.将洗净的沉淀在烘箱中110℃条件下干燥 12小时 ,研磨,放入马弗炉中于450℃煅烧4小时后得到钛锆固溶体;
5.WO3/TiO2-ZrO2催化剂的制备,往钛锆固溶体中加入钨酸铵,25℃油浴4小时,之后85℃直至水分蒸干;
6.在磁力搅拌条件下浸渍仲钨酸铵,然后蒸干固体,并转入烘箱中在110℃下干燥12小时,碾磨后,放入马弗炉中在450℃下煅烧4小时,得到所需的WO3/TiO2-ZrO2脱硝催化剂。
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Zr对三氧化钨脱硝催化剂的影响

随着近年来我国机动车保有量的不断增加,柴油机的有害排放物——NOx和颗粒物等污染问题日益突出。SCR是目前最为成熟、应用最为广泛的脱硝技术,其催化剂主要是钒系,即以五氧化二钒为主要活性物质,二氧化钛为载体;为提高其抗硫中毒性能,可以添加三氧化钨,以此来增强催化剂抗二氧化硫毒害性能,进而改善脱硝性能。传统钒系SCR脱硝催化剂的活性温度高、范围窄(300~450°C),因而限制了其在柴油机上的使用。

氧化锆和SCR脱硝催化剂
 
研究发现,某些金属(如Ni,Fe,Cu和Zr等)的添加会增强三氧化钨柴油机脱硝催化剂的中低温活性。其中,尤其以掺入Zr的催化剂中低温活性最好,其温度窗口最高。有实验表明,负载Zr之后,三氧化钨脱硝催化剂在相对低温(180°C)下的脱硝效率达到95%以上,这说明,Zr的添加有助于提高低温条件下的脱硝性能,促使负载的金属氧化物之间发生协同催化作用。此外,Zr的添加量在一定范围内,随着它的增多,催化剂的脱硝性能表现更佳。
 
氧化锆同时拥有酸性、碱性、氧化性和还原性,作为助催化剂和晶型转化抑制剂得到广泛的应用。传统钒-钨-钛脱硝催化剂,当钒负载量为3%,钨负载量为6%时,在350°C高温下具有最佳活性,NOx的转化率达到93%。而掺杂氧化锆后,在烟气温度为200~350℃之间,催化剂能表现出高效稳定的脱硝活性,最佳活性温度点为300℃, NOx转化率可以达到96%。 
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