纯三氧化钼样品在不同型号马尔文仪器中干法等效测试试验

2022-03-21马晓艳乐春燕

中国钼业 2022年1期

马晓艳，乐春燕，杨阳

(金堆城钼业股份有限公司质量计量监测中心，陕西渭南 714000)

0 引言

纯三氧化钼是钼制品深加工的主要原料，尤其在发达国家，许多钼制品生产厂家出于环保要求，逐渐采用纯三氧化钼代替钼酸铵作为钼制品生产的原料，而大规模的传统工业生产用金属钼粉，一般都采用氢还原三氧化钼的方法制取[1]。三氧化钼作为原料，粒度分布及其控制对其后续还原过程和钼粉质量起到关键作用。因此，严格控制三氧化钼颗粒粒度分布是为了确保还原质量，生产优质钼粉的基础[2]。纯三氧化钼粉末形貌一般是枝状或球状的二次颗粒，在工业应用中，因其生产工艺与用途不同，粒度分布也往往不同；作为原料，金属钼粉的粒度分布对制品的性能影响较大，而还原钼粉的粒度分布与纯三氧化钼的粒度分布有一定的继承性，因此，在生产上控制三氧化钼的粒度分布并准确测量就显得非常重要。

对于粉末粒度的测定方法，激光散射式测试仪已获公认并得到了广泛的应用[3-4]。本文使用英国马尔文公司的Mastersizer2000(以下简称MS2000)与Mastersizer3000(以下简称MS3000)对纯三氧化钼粒度分布进行分析，在MS2000和MS3000参数等效情况下进行了相关测试，证明同等标准作业程序 (Standard Operation Procedure，简称SOP) 模式参数下，测试结果不同。通过对比试验对同一厂家不同型号的两台粒度仪之间等效测试进行方法试验，调整MS3000参数来探究两台仪器在何种条件下针对同一样品检测结果最为接近。

1 试验部分

1.1 仪器及参数简介

本次试验选用MS2000和MS3000，具体性能参数见表1。

表1 MS2000与MS3000技术参数比较

1.2 仪器工作原理

由于纯三氧化钼微溶于水，在水中容易被分散，会对团聚态的粒度分布测定结果有影响，因此本次试验采用干法进行样品分散。

干法分散以空气作为介质，通过施加一定的分散压力将颗粒输送至样品池并将颗粒团聚打开。由He-Ne激光器发射出的一束一定波长的激光，该光束经过滤镜后成为单一的平行光束。该光束照射到颗粒样品后发生散射现象，而散射角与颗粒的直径呈反比，散射光经傅立叶或反傅立叶透镜后成像在排列有多个检测器的焦平面上，散射光的能量分布与颗粒直径的分布直接相关。通过接受和测量散射光的能量分布就可以得出颗粒的粒度分布特征。工作原理见图1。

图1 干法分散的原理示意图

1.3 试验参数

样品进行干法激光粒度测定前，需建立测定方法(即SOP)，包括仪器的参数选择，纯三氧化钼颗粒的激光粒度分布没有所谓的“准确值”，其测定结果往往随仪器测定条件的变化而变化，因此不同型号的仪器之间、不同的实验室之间需要进行方法比对，以保证对同一样品的检测结果尽可能一致。本文旨在通过条件试验确定MS3000的测定参数，使其与原有MS2000的测定结果保持一致，原有MS2000的测定参数见表2。

表2 MS2000试验参数

2 试验结果与讨论

2.1 不同激光粒度衍射仪之间等效测试法建立的影响因素

为使两台仪器测量结果达到很好的一致性，需对MS3000的SOP参数进行试验，以便建立更好的等效测试方法。为确保两种系统上的数据具有可比性，应设定有参考价值的测量参数，并考虑这些参数对测量结果的影响。通过查阅文献，确定本次试验主要从调节空气压力、进样速率、料斗间隙三个因子进行现场试验。

分别对空气压力、进样速率、料斗间隙3个因子进行设置，检测结果与影响因子之间的关系见图2～图4。

图2 样品在不同气压下粒度检测

图3 样品在不同进样速率下粒度检测

图4 样品在不同料斗间隙下粒度检测

由图2～图4可见：针对同一样品，气压值越大，检测值越小；进样速率越大，检测值越小；料斗间隙越大，检测值越小。

2.1.1 干法试验参数影响分析

2.1.1.1 空气压力

保证在两个系统中达到相同的分散状态是建立等效测试方法的关键。在测量中，通常使用压缩空气实现样品分散，因此可通过调节空气压力来控制分散程度。本次试验在其他参数保持不变的前提下，设置不同的气压值0.01～0.2 MPa，试验数据表明：气压越小，检测结果值越大，越接近MS2000数值。通过对不同样品在不同气压设置下多次重复性测量，最终选定压力为0.01 MPa和0.02 MPa进行试验数据比对，比对结果见图5和图6。

图5 样品在两种气压下的D50测定值

图6 样品在两种气压下的D90测定值

由图5和图6可见：针对同一样品压力为0.01 MPa比0.02 MPa检测结果较高一些，基本持平，由于0.01 MPa压力较小，在测试过程中易出现系统无法进样而终止测试的情况，故选择压力为0.02 MPa进行下一步试验。

2.1.1.2 进样速率

选定MS3000中压力为0.02 MPa进行试验，在0～100%范围内设置不同的进样速率，试验表明：进样速率越小，检测结果越接近MS2000结果，最小进样速率设置为10%，否则系统不进样，仪器无法正常运行。两台仪器在不同进样速率下的检测结果通过试验结果分析，最终选定压力为0.02 MPa时，进样速率优选10%。

2.1.1.3 料斗间隙

干法测试时样品需先加入到 Aero S料斗中，料斗间隙可根据SOP设置手动调好。在压力0.02 MPa，进样速率10%的条件下，调节不同的料斗间隙，进行试验数据比对，结果数据表明，在压力和进样速率保持不变的条件下，料斗间隙越大，检测值越低。料斗间隙为1.25 mm时，个别样品在MS2000与MS3000比对效果最佳，但个别样品会出现系统不进样现象，分析是分散压力过低导致，表明此套参数不适用于所有样品。试验证明：在气压值，进样速率，料斗间隙均小的情况下，MS3000检测值越接近MS2000。

2.1.1.4 参数调整试验

气压值太小，会导致个别样品不进样现象，针对此情况，选择调整压力为0.03 MPa和0.04 MPa进行同一样品试验，试验数据表明：适当的压力下，进样速率太小或料斗间隙太小均会出现不进样现象，所以参数设置要合适，通过数据的一致性比对及精密度试验得出，MS3000的最佳参数应设置为压力0.03 MPa，进样速率20%，料斗间隙为1.2 mm时，等效过程能够使MS2000和MS3000测试结果之间达到较好的一致。

2.1.1.5 其他干扰因素

MS3000仪器中有5种分析模型，有一个通用模型可选，其余模型适用于特殊样品测定，故不再考虑。