MoO3中的K含量对钼粉还原情况的影响研究

刘宏亮，王培华

（金堆城钼业股份有限公司，陕西西安 710075）

MoO3中的K含量对钼粉还原情况的影响研究

刘宏亮，王培华

（金堆城钼业股份有限公司，陕西西安 710075）

MoO3中的K对钼粉的还原情况有着重要影响。本文研究了不同K含量的MoO3在相同温度还原后，钼粉的含氧量变化趋势及同一温度还原后钼粉的粒度、松比、成品率的变化趋势。结果表明：MoO3中的K含量越高，所需的还原温度就越低，反之越高；MoO3中的K含量不会对钼粉的松比产生显著影响；在一定工艺下还原时，钼粉的成品率会随MoO3中的K含量的增减而相应地增减。

MoO3;钾含量;氧含量;粒度;钼粉

钼粉是粉末冶金制备钼金属的直接原料，普通一级钼粉的纯度值一般≥99.95%（指Mo含量）。钼粉物化指标决定着钼金属坯的纯度，其物理指标决定着后续钼金属的制备工艺，因此，研究钼粉物化指标的影响因素很有意义。目前，对钼粉的研究集中在钼粉还原工艺的制定[1-3]、不同性能钼粉的制备[4]、还原温度和氢气气氛对还原钼粉粒度的影响[5]等方面。而鲜有文献涉及MoO3中的K含量变化对还原所得钼粉的理化指标、成品率的影响。本文正是针对这个问题，特意选用了不同K含量的MoO3，采用适当的工艺条件来制取钼粉，通过分析过程数据，试图弄清MoO3中的K含量对钼粉还原温度及钼粉粒度、松比、成品率的影响。

1　试验方法及设备

1.1试验方法

本试验选取了18组不同K含量的MoO3，各分成2份，在保证其余工艺条件不变时，分别采用了不同工艺温度进行还原，根据还原后所得钼粉的特性来判断高纯MoO3中的K含量对还原温度的影响。同时，根据同一工艺条件下钼粉的粒度、松比、成品率变化趋势来分析MoO3中的K含量对钼粉指标的影响。

1.2原料状况

本试验选用的18组MoO3指标见表1，为了避免MoO3的粒度对钼粉粒度的遗传性影响，本试验所用的MoO3粒度都介于7.5±0.5 μm，松比则介于1.1~1.2 g/cm3。

表1　试验用MoO3

续表1

1.3试验工艺

本试验中，分别采用了2种不同的工艺进行还原，具体见表2。

表2　还原工艺

1.4试验设备

本试验所用生产设备主要为单管马弗炉和十八管还原炉。单管马弗炉规格型号为5温区，工艺温度范围≤650℃;十八管还原炉规格型号为6温区，工艺温度范围≤1100℃。检测设备主要为粒度分析仪（WLP-202A平均粒度测定仪）、扫描电镜（HITACHI S-3400N）、日立偏振塞曼原子吸收（Z-2300）、露点检测仪（BASOIATEX1096-0765-GE）、松比仪（MZ-101型斯科特松装密度测试仪）。

2　试验结果与分析

2.1钼粉的O含量变化趋势及分析

各种K含量的MoO3经不同工艺温度还原后所得钼粉的O含量变化趋势见图1。

图1　所得钼粉的O含量趋势

由图1可见，在工艺1条件下进行还原时，所有MoO3都能被较好地还原，在实验过程中，还发现如下特点：料舟表层钼粉较硬，随着料层厚度的加深，钼粉成逐渐软化趋势。而在工艺2条件下还原时，呈现出与之不同的特点：部分原料在工艺2条件下进行还原时，出现了还原不彻底现象。还原情况相对较好的钼粉也呈现出钼粉整体不硬实的特点。将不同K含量的MoO3还原所得钼粉指标进行横向对比，可见K含量越高的MoO3原料还原出的钼粉O含量越低，还原越透彻；而部分在工艺2条件下还原不彻底的钼粉则表现出粒度、松比较大，产品质感浮松的特点。分析认为，在工艺一条件下还原时，所有的MoO3都能够得到充分还原。料舟表层物料发硬，是因为还原温度较高，表层物料在反复的氧化—还原过程中，致密、团聚的结果。SEM检测发现，该部分钼粉团聚严重，晶粒粘连严重，如图2所示。

图2　表层发硬钼粉与常规钼粉的SEM对比

对比工艺1、工艺2的还原结果，可知，当还原温度足够高时，MoO3中的K含量对钼粉产品的最终还原情况影响不大；当还原温度较低时，高纯MoO3中的K含量会对钼粉产品的最终还原情况产生明显影响[6]。这种差异性的理论根据为：K属于碱性金属，在高纯MoO3还原时，K也能顺带发生如下反应：

碱金属在与水反应时,会放出大量热,生成的KOH溶于水时也会放出大量热[7]。这些热都能够促使MoO3还原反应的顺利进行，且能够在一定程度上弱化该还原反应在工艺温度降低时所受到的不良影响。

因此，MoO3中的K含量越高，在一定温度下还原后所得钼粉的表层就会越硬，即钼粉还原的也更为充分，对应钼粉的氧含量也越低。同样,MoO3中的K含量越高，用于保证还原所需的外加热量也可以适当降低。

2.2 MoO3的K含量对钼粉粒度的影响分析

不同K含量的MoO3在工艺一条件下还原后，对应钼粉的粒度变化趋势如图3所示。

图3　MoO3中的K含量与钼粉粒度的对应关系

由图3可见，还原充分时，钼粉的粒度会随MoO3中的K含量的减少总体呈降低趋势。不过，需要注意的是，当MoO3中的K含量很高时（如〉100× 10-6），这种对应趋势不太显著。

分析认为,MoO3中的K在高温反应时生成的KOH在温度〉360.4℃时,能熔成液态,这种液相能使初始还原所得钼粉颗粒粘结,形成较大的颗粒,俗称“假颗粒”。这种“假颗粒”的粒度一般较大。同时,由于K形成了含氧化合物,在一定程度上延长了氧在钼粉中滞留的时间,根据化学气相迁移反应原理,这会促使钼粉颗粒进一步长大。因此,MoO3中的K含量越高,就可能导致对应钼粉的粒度越大。根据2.1分析可知,MoO3中的K在反应时,会放出大量热,这些热一方面会促使加速还原,另一方面也会导致物料内部局部温度过高,引起物料内部K或KOH的急剧挥发。这可以用来解释MoO3中的K含量高过一定值时,钼粉粒度将不再显著随K含量的增加而变大的原因。

2.3MoO3的K含量对钼粉松比的影响分析

不同K含量的MoO3在工艺一条件下还原后,对应钼粉经160目筛分后测得松比变化趋势如图4所示。

图4　MoO3中的K含量与钼粉松比的对应关系

从图4可见，MoO3中的K含量与对应钼粉的松比没有规律性的对应关系。分析认为，这是因为MoO3中的K并没有对钼粉的晶粒构成产生质的影响。至于钼粉表层在还原后所形成的硬壳，在钼粉筛分时，都转换成了筛上物，因此，对最终成品钼粉的松比并不产生影响。

2.4MoO3的K含量对钼粉成品率的影响分析

不同K含量的MoO3在工艺一条件下还原后，对应钼粉经160目筛分，将筛下物作为成品。统计各种MoO3的K含量与其对应钼粉的成品率，形成图5所示对应关系。

图5　MoO3中的K含量与钼粉成品率的对应关系

从图5可见，钼粉成品率总体上会随MoO3中的K含量减少而相应降低。只有当MoO3中的K含量过高（如高于100×10-6）时，这种对应关系才不再显著。分析认为，这是因为MoO3中的K能够减轻中转MoO2的“板结”现象，进而减轻钼粉的“板结”，增加成品率。但当MoO3中的K含量过高时，这种作用将不再明显，因此，对应钼粉的成品率也将不再显著增加。

3　结论

综上分析，可以得出以下结论：1)高纯MoO3中的K含量越高，需要的还原温度越低，越容易还原；2)还原充分时，钼粉的粒度会随MoO3中的K含量的减少总体呈降低趋势。但MoO3中的K含量很高时，这种趋势关系不再显著；3)高纯MoO3中的K含量与对应钼粉的松比没有规律性的对应关系；4)钼粉的成品率会随高纯MoO3中的K含量的减少而降低，但当高纯MoO3中的K含量过高时，这种对应趋势不再显著。

[1]吴贤,张健,康新婷,等.钼粉的制备技术及研发现状[J].稀有金属材料与工程，2007,36(3):562-566.

[2]夏明星,郑欣,王峰,等.钼粉制备技术及研究现状[J].中国钨业, 2014(4):45~48.

[3]邓集斌.钼粉还原过程及还原工艺研究[D].长沙:中南大学，2005.

[4]刘仁智,安耿,李晶,等.不同粒度钼粉对板材组织的影响[J].中国钼业,2010,34(5):52-55.

[5]任宝江.低钾钼粉的制备工艺研究[J].中国钼业,2011,35(3):36-39.

[6]张俊,罗振中,李益民,等.稀土镧对氧化钼氢还原的影响[J].中国钼业,2006,30（3）：36-39.

[7]刘宏亮,刘仁智,王培华.钼粉粒度及K含量的影响因素研究[J].中国钨业,2015,30（3）：32-37.

Study on Impact of K Content in MoO3on Molybdenum Powder Reduction

LIU Hongliang,WANG Peihua
(Jinduicheng Molybdenum Group Co.,Ltd.,Xian,Shanxi 710075,China)

K content in MoO3has a significant impact on molybdenum powder reduction.This paper researches variation trend of O content in molybdenum powder after MoO3containing different K content is reduced at the same temperature and variation trend of particle size,loose density and yield of molybdenum powder after reduction at the same temperature.The result shows the higher K content in MoO3,the lower reduction temperature required,K content in MoO3will not have impact on loose density of molybdenum powder;the yield of molybdenum powder will increase or decrease with the increase or decrease of K content in MoO3when reduction under a certain process.

MoO3;K content;O content;particle size;Mo powder

TF841.2

A

1004-4345(2015)04-0024-03

2015-05-06

刘宏亮（1982—），男，工程师，一直从事钼及钼制品的冶炼加工技术与生产管理工作。