【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钨冶炼和钨粉末冶金领域，具体为钨酸铵溶液为原料制备粗颗粒钨粉的方法。
技术介绍
1、超粗碳化钨硬质合金具有韧性好、耐磨性能好、高温硬度高、热导率高、蠕变变形小、抗冲击性能佳的特点，广泛应用于矿山钻头、石油钻采工具、盾构机刀具、冲压模具等工业领域。由于钨粉和碳化钨粉的粒度之间呈现出显著的遗传关系，因此粗颗粒钨粉是制备超粗碳化钨硬质合金的重要原料和关键。
2、钨冶炼过程中，钨酸铵溶液制备钨粉一般包括以下步骤：(1)钨酸铵溶液蒸发结晶制备仲钨酸铵粉体；(2)仲钨酸铵煅烧制备三氧化钨；(3)三氧化钨氢气还原制备钨粉。其中，仲钨酸铵粉体与三氧化钨粉体以及钨粉的粒度也具有明显的遗传特征。为此，钨酸铵溶液结晶制备出粗颗粒的仲钨酸铵，以及仲钨酸铵煅烧制备粗颗粒三氧化钨粉体，是制备超粗钨粉的关键。钨酸铵溶液采用常规蒸发结晶法制备仲钨酸铵过程中，由于溶液中钨浓度逐步下降，难以维持仲钨酸铵晶体长大所需的过饱和度，导致制备的仲钨酸铵粒度不够粗大，约为30-40um。在仲钨酸铵加热煅烧制备三氧化钨过程中，由于升温速率较快，不利于晶体长大，同时升温速率快，氨快速分解易导致三氧化钨颗粒破碎，从而得到的三氧化钨粉体粒度也不够粗大，约为15um。该三氧化钨粉体再采用氢气还原制备的钨粉粒度也不够粗大，难以制备费氏粒度大于30um的超粗钨粉。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种钨酸铵溶液制备超粗钨粉的方法。
2、本专利技术提出的以钨酸铵溶液为原料制备
3、(1)将一定浓度的钨酸铵溶液加入蒸发结晶器中，搅拌加热至一定温度，然后恒温蒸发一定时间，仲钨酸铵晶体逐渐从溶液中结晶析出。过滤，得到仲钨酸铵粉体。
4、(2)将wo3浓度为110-120g/l的钨酸铵溶液加入蒸发结晶器中，搅拌加热至一定温度，再加入一次结晶得到的仲钨酸铵粉体，恒温蒸发结晶一定时间，然后再过滤，得到二次结晶仲钨酸铵粉体。按照此条件往复循环，经过多次循环结晶后，制备出费氏粒度大于50μm的粗颗粒仲钨酸铵。
5、(3)将得到的粗颗粒仲钨酸铵粉体加入管式炉中，控制好一定的升温速率将温度升高至400-430℃，然后保温一定时间，再继续升温至900℃并保温一定的时间，得到粗颗粒的三氧化钨粉体。
6、(4)将得到的三氧化钨粉体加入管式炉中，升温至一定的温度，并往管式炉中通入含一定比例水蒸气的氢气进行还原，再恒温反应一定的时间，制备得到粗颗粒钨粉。
7、进一步地，步骤(1)所述的一定浓度的钨酸铵溶液中三氧化钨浓度为200-250g/l，温度为90-95℃，结晶时间为2-4小时。
8、进一步地，步骤(2)所述的结晶温度为90-95℃，结晶时间为1-3小时，循环结晶次数为2-4次。
9、进一步地，步骤(3)所述的升温速率为1-5℃/min，400-430℃段温度区间保温时间为2-3小时，900℃保温时间为1小时。
10、进一步地，步骤(4)所述的还原温度为900-1200℃，氢气流量为200-1000ml/min，水蒸气流量为50-150ml/h，反应时间为1-5小时。
11、本专利技术的技术构思如下：
12、本专利技术以钨酸铵溶液为原料，先采用蒸发结晶工艺制备出费氏粒度约为30-40μm的仲钨酸铵粉体，再将该仲钨酸铵粉体加入wo3浓度恒定为110-120g/l的钨酸铵溶液中进行二次结晶，得到粒度更粗的仲钨酸铵粉体，然后按照此方法，将二次结晶得到的仲钨酸铵粉体再次加入wo3浓度恒定为110-120g/l的钨酸铵溶液中进行三次结晶得到仲钨酸铵粉体，如此往复循环，经过多次循环结晶后，制备出费氏粒度大于50μm的粗颗粒仲钨酸铵。常规蒸发结晶过程中，结晶前期钨酸铵溶液浓度很高(wo3浓度约300g/l)，仲钨酸铵晶体大量成核，而在结晶中后期钨酸铵溶液浓度较低(wo3浓度低于100g/l)，不利于仲钨酸铵晶体长大，因此难以制备粗颗粒的仲钨酸铵。本方法的技术核心在于循环结晶过程中，控制钨酸铵溶液浓度处于稳定的浓度区间(wo3浓度为110-120g/l)，使得溶液处于不利于仲钨酸铵成核而利于晶体长大的稳态区域，抑制仲钨酸铵晶体的自发成核，促进仲钨酸铵晶体生长，从而制备粗颗粒的仲钨酸铵。然后以该粗颗粒仲钨酸铵为原料，根据仲钨酸铵煅烧制备三氧化钨过程中存在非晶态铵钨青铜-晶态三氧化钨的相变特点，在400-430℃温度区间保温一定时间，促使非晶态铵钨青铜晶粒长大，然后升温至900℃高温煅烧，制取粗颗粒三氧化钨粉体。常规仲钨酸铵煅烧工艺中，升温速率较快，非晶态铵钨青铜稳定时间很短，因此不利于其晶体长大。本技术核心在于在煅烧过程中，大幅度延长非晶态铵钨青铜的稳定时间，让其充分长大，然后在高温条件促使三氧化钨晶体长大，从而制备粗颗粒的三氧化钨粉体。再将该粗颗粒三氧化钨粉体采用湿氢在高温条件下进行还原，强化挥发态的wo2(oh)2的还原沉积(式(1)和式(3)所示)，促使钨粉长大，最终制备出粗颗粒的钨粉。
13、wo3 + h2o ＝ wo2(oh)2 (1)
14、wo3 + h2 ＝ w +h2o (2)
15、wo2(oh)2 + 8h2 ＝ w + 4h2o (3)
16、本专利技术与现有技术相比，主要优点有：
17、本方法利用仲钨酸铵、氧化钨和钨粉粒度之间的遗传效应，从源头入手，通过工艺创新从钨酸铵溶液结晶制备出粗颗粒的仲钨酸铵，结合仲钨酸铵煅烧制备三氧化钨工序的技术创新制备出粗颗粒的三氧化钨，并采用湿氢还原制得粗颗粒钨粉。在该过程中，可以通过控制粗颗粒仲钨酸铵的粒度，从而控制粗颗粒钨粉的粒度。比如费氏粒度为50μm左右的粗颗粒仲钨酸铵得到的粗颗粒钨粉的粒度小于费氏粒度为60μm左右的粗颗粒仲钨酸铵得到的粗颗粒钨粉的粒度。另外，与现行掺碱金属制备粗颗粒钨粉工艺相比，新工艺不会在钨粉中引入杂质，具有产品纯度高、钨粉晶型完整、易实现工业化的优点。
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1.一种钨酸铵溶液制备超粗钨粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一，所述的一定浓度的钨酸铵溶液中三氧化钨浓度为200-250g/L，温度为90-95℃，结晶时间为2-4小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二，所述的结晶温度为90-95℃，结晶时间为1-3小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，循环结晶次数为2-4次。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三，所述的升温速率为1-5℃/min，400-430℃段温度区间保温时间为2-3小时，900℃保温时间为1小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四，所述的还原温度
【技术特征摘要】
1.一种钨酸铵溶液制备超粗钨粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一，所述的一定浓度的钨酸铵溶液中三氧化钨浓度为200-250g/l，温度为90-95℃，结晶时间为2-4小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二，所述的结晶温度为90-95℃，结晶时间为1...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨亮，万林生，瞿杰，曹才放，龚丹丹，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：
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