我国钨矿资源极为丰富，但由于多年大肆开采，品味高、易开采的黑、白钨矿储量和产量急剧下降，极具影响制取钨合物的材料来源。以下介绍苏打压煮、流化除钼，叔胺萃取、蒸发结晶处理高钼白钨精矿，生产高纯三氧化钨的新工艺，致力于改善钨原料来源下降的趋势。该工艺具有产品质量优良，三废污染少、生产过程易于实现连续化、自动化控制的特点。

表1-1 白钨精矿成分质量分数 （%）

制取过程中，首先往高钼白钨精矿中加入无离子水进行振动湿磨成矿浆后，取出矿浆并往矿浆中添加苏打、添加剂和水配料压煮并过滤获得滤液及滤渣，滤渣可去除。主要反映式如下：

CaWO4+Na2CO3=CaCO3=Na2WO4

CaMoO4+Na2CO3=CaCO3+Na2MoO4

接着是流化除钼，钼在碱性溶液中以钼酸钠形态存在，加入碱金属流化物于该溶液中调节pH至适当值，使之形成硫代钼酸钠；进一步调节pH至酸性，则硫代钼酸钠分解三硫化钼沉淀析出即可除钼。

除钼后的偏钨酸钠溶液应充分氧化除去硫根离子，经严格过滤，沉淀，除去固体颗粒，以利于萃取顺利进行。经反萃获得的钨酸铵溶液经蒸发结晶、干燥煅烧即得到高质量的三氧化钨产品，该产品杂质含量稳定，可达到WO3-1国家标准。


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钨精矿是生产钨铁、钨酸钠、仲钨酸铵、偏钨酸铵等钨化合物的主要原料，钨精矿中硫的含量是检验钨精矿质量的指标之一。原国家标准GB/T6150.5-1985测定钨精矿中硫量采用硫酸钡重量法，方法准确度虽高但流程长，操作复杂。以下采用高频感应红外吸收法测定硫量，该方法操作简单且快捷。

测定的过程中，使用高频炉，功率为2.3kW,频率20MHz±2MHz，检测器灵敏度为0.0001%。

表格1-1数据是高频感应红外气体分析仪工作条件

称取1g锡粒置坩埚底部、0.10g钨精矿，加入1.5g钨粒、0.5g铁助溶剂，提取条件以加热功率150mA，加热时间为25s并按表格1-1确定的条件，进行实验，在该条件下，对硫元素进行分析，通过实验结果证明该方法测定出来硫的质量分数分别为0.77%和1.88%。


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钨的原子序数为74，作为大密度的天然金属单质之一，钨对中子与γ射线具有良好的屏蔽作用，钨以合金系状态广泛应用于屏蔽材料中，钨合金是钨的一种常用形式，它是一种钨基高比重合金，是一种具有高硬度高熔点的合金。

钨镍和钨铜合金是目前得较多的两种钨合金。目前，钨合金成形的主要方式有三种：1.粉末冶金； 2.电沉积； 3.激光快速成型。这三种方法的优缺点如下：

1.粉末冶金

粉末冶金是指制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。它在制备钨合金上具有的优点是：可以获得密度较大，致密性较好的钨合金。但是它也有一些缺点：需要模具，对模具要求较高，同时对粉末的颗粒及纯净度要求高。

2.电沉积

电沉积是指金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程。是金属电解冶炼、电解精炼、电镀、电铸过程的基础。这些过程在一定的电解质和操作条件下进行，金属电沉积的难易程度以及沉积物的形态与沉积金属的性质有关，也依赖于电解质的组成、PH 值、温度、电流密度等因素。采用电沉积制备钨镍合金，只能够获得一定厚度的涂层，类似于热喷涂工艺。缺点：只能够获得一定厚度的涂层而非整个构件。

3.激光快速成型 

激光快速成形技术(Laser Rapid Forming，简称 LRP)，是近年来迅速发展起来的一项先进实体自由成形技术。该技术集计算机辅助设计、数控技术、激光熔覆、快速成形、材料学于一体,在无需任何硬质工模具或模型的情况下，能快速制备出不同材料的复杂形状零件,缩短制造周期，节省材料，降低成本，增强产品竞争优势，特别有利于复杂形状、多品种、小批量零件的生产。所成形零件致密度高，具有快速凝固组织特征，零件力学性能达到或超过常规铸造或锻造零件的性能，能满足直接使用要求，在核辐射屏蔽领域都具有广阔的应用前景。




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核裂变反应及其他放射源会产生许多放射性物质，包括裂变碎片和他们的衰变产物及α射线、β射线、γ射线、中子等，具有很强的放射性。在各种射线对人体的危害程度上，γ射线与中子位居首位。核屏蔽设计的主要任务就是屏蔽γ射线及中子。其中γ射线的屏蔽材料一般选用高原子序数材料和通用建筑材料，包括铁、钨、铅、贫铀、混凝土、砖、离子水等。而专家指出，10cm厚度的钨材料可以屏蔽 93%的中子，故屏蔽中子首推钨合金。

而对于大型的屏蔽构件使用较广的是铅合金，然而铅作为辐照防护构件有许多弊端，如熔点低，会产生二次韧致辐射，硬度比较差，大尺寸的屏蔽构件结构性能差，力学强度偏低，同时铅本身是重金属污染源，很可能在使用过程中造成重金属中毒，应用正在受到限制，欧盟自 2000 年以来已明令禁止铅的在诸多领域的应用。因此寻找一种安全可靠的射线屏蔽材料是当前核屏蔽工程的一项极其重要的工作。

钨镍合金作为新型屏蔽材料有许多优势，它不产生二次韧致辐射，硬度大而且同样的屏蔽效果厚度仅为铅的2/3，且钨抗辐射损伤且耐腐蚀。据研究表明当光子的能量为1.25 MeV 时，钨的10倍减弱厚度为铅的一半，且因的高密度及原子序数使其在质量轻而厚度薄，相比较而言，在空间较小的环境下，可以利用较小厚度的钨达到较大程度的减少光子剂量率的目的。钨合金以其高密度、极强的防γ 射线能力，高强度，无毒环保等优势成为射线屏蔽材料研究和发展的方向。




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在70-80年代期间，我国研制和定型生产了三种高密度钨合金，并通过技术鉴定，作为穿甲弹弹芯材料获得成功应用。

1.GW-1合金
GW-1合金是以国产原料为基础研制的第一代钨合金弹芯材料，其主要特点是：(1)在W-Ni-Fe系中加入少量增强元素制成多元合金，使这种合金具有较好的烧结性能，烧结后无明显挠曲，无须进行其他后续处理就可以达到一定的力学性能。(2)采用粉末冶金液相烧结工艺，工艺简便。(3)具有较好的机械性能和物理性能，其主要性能与国外同类合金水平相当，并具有良好的机加工性能。

GW-1合金从研究到生产，仅用了不到5年时间，形成了我国第一代钨合金弹芯材料，填补了我国钨合金穿甲弹的空白，奠定了发展高初速、高膛压钨合金穿甲弹弹芯材料的基础。
2.GW-2S高密度钨合金

GW-2S合金是在第一代钨合金弹芯材料基础上发展起来的一种具有高密度、高塑性、中等强度的合金，它是为了适应高初速、高膛压穿甲弹在采用半钢套条件下使用而研制的一种弹芯材料。高密度钨合金可以进行热处理，特别是采用真空热处理可以提高强度和塑性。但研究表明，这种热处理只有在一定的合金成分范围内才能取得好的效果。为此，进行了Ni/Fe比的变化与热处理关系的研究，进一步调整了各种工艺参数，从而获得了GW-2S合金。
3. GW-3S高密度钨合金

随着动能穿甲弹向高初速、高膛压、大长细比、且完全依靠弹芯材料本身的强度承受高速发射和保证飞行正常的方向发展，对穿甲弹用钨合金材料要求更加苛刻，不仅要有高的强度，而且要有高的韧性及良好的动态。为此又研制了GW-3S合金。通过研究，较好地把传统的粉末冶金与现代金属加工工艺结合起来，较全面地采用了先进科学技术成果，从而使GW-3S合金在强度性能方面有较大突破。

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近30年，由于高密度钨合金成功地用于动能穿甲弹上，并显著地提高了穿甲弹的威力，从而使这一合金的消耗量明显增加。穿甲弹合金材料的发展经历了以下几个阶段:高强度钢-WC硬质合金-烧结态钨合金-深加工高密度钨合金(形变加工及热处理)-高密度钨合金复合材料。
1976年，第四代的穿甲弹钨合金弹芯材料基本研制成功。到80年代，世界一些主要国家分别在十几种坦克和几十种火炮上装备了钨合金穿甲弹，火炮口径从60mm到125mm，弹芯最大重量可达4kg，并采用了多种组装形式(如整体、多块、加钢套等)。由于高密度钨合金的力学性能和弹道性能的研究与改进，加之钨原料的供应不断得到改善，一些业内人士主张钨可以而且应该是用作穿甲弹弹芯的主要材料。

高密度钨合金弹芯材料的研究在相当长的时间内主要集中在合金成分、粉末冶金工艺、热处理和形变加工工艺上，还脱离不了均质材料的范围，应该说已取得了可喜的成就，使材料的强度有较大突破。80年代后，国外发展了各种复合材料，如镀复丝加基体材料、熔渗丝(或纤维)复合材料、粉末(或丝材)和基体组成的复合材料、铀-钨复合材料和高密度钨合金纤维增强复合材料等。

我国穿甲弹用高密度钨合金始于70年代中期，仅用了15年的时间即完成了从烧结态到热处理态及形变加工态等几个阶段的更新换代，并分别在不同口径和多种弹型的穿甲弹上获得成功应用。




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