對鉬粉“異常顆粒”的研究與分析

李洪光，張二召

(洛陽高科鉬鎢材料有限公司，河南洛陽471000)

在鉬酸銨粉末冶金法制備鉬粉中，分為鉬酸銨焙燒－分段還原法和鉬酸銨二段還原法。而在還原過程中，影響鉬粉質量的因素主要有原料鉬酸銨質量、爐管及料舟材質、氫氣質量、環境衛生及存放條件等多種因素。本文結合生產，研究在鉬酸銨二段還原過程中生產環境對鉬粉質量的影響，從而找到在生產過程中如何改善生產環境能有效防止灰塵進入的措施，生產質量滿足要求的鉬粉。

1 取樣與檢測

分別取樣生產過程中出現的異常粉末：還原爐出料端(即爐前)的灰白色“揮發物掉落物”和三次元振動篩200目篩上物中的“白色顆粒”，其形貌如圖1所示。

圖1 異常顆粒形貌與正常鉬粉形貌組圖

從圖1中b與d形貌分析，兩者都是由1μm以下超細顆粒團聚而成，而組成“揮發物”的顆粒更小些，顆粒之間熔融更嚴重；從e與f形貌分析，篩上物中的“小白點”形貌顆粒大小與正常鉬粉顆粒大小接近，但顆粒之間有更加明顯的燒結頸，初步斷定這是在還原過程中溫度分布不均及局部溫度過高造成。

分析之后發現其中小白點的組成部分主要是Mo和Fe、Ni的合金相，Mo占其中的大部分，它的組成與舟皿材料(GH128)有很大的關系。對爐前舟皿中不同部位的粉末取樣進行電鏡觀察，異常顆粒在物料各部位存在數量多少不一，物料表層20個、中層4個、底層13個。底層物料與舟皿接觸說明這類異常顆粒“小白點”來源于生產過程所用的合金舟皿，是鉬粉在高溫還原時，顆粒之間相互反應和擴散形成。這種顆粒團聚緊密、粒徑較大，多在200目篩上物中。

而表層物料不與舟皿接觸，但是異常顆粒更多，這種異常顆粒“亮晶”在電子顯微鏡下與“小白點”顆粒形貌不同，也與正常鉬粉顆粒大小形狀都不相同。見圖2。

圖2 表層中形貌異常顆粒

圖2與圖1f對比，可明顯看出在2500倍電子顯微鏡下，樣品中確實存在有顆粒形態異常的巨大“亮晶”，這種情況在正常生產的鉬粉中不曾出現。

追蹤樣品鉬粉的組成，觀察200目篩后鉬粉形貌，發現過篩后樣品中同樣有異常顆粒，見圖3。

圖3 200目篩后粉末形貌

過篩后形貌異常的顆粒“亮晶”，數量明顯減少，分布均勻而且顆粒大小一致，能通過200目篩孔，如此說明并非是人為誤操作而添加的雜質夾雜物，而是在其還原的過程中就已經產生。

2 試驗結果及討論

取樣通過能譜檢測其成分，見圖4a中，異物成分含量以C和O為主，兩者之和達到84.39%，圖4b中，異物成分含量以C、O、Mg和Ca為主，C和O之和達到66.08%，Mg和Ca之和達到14.45%。判定異物為外界雜質污染而引起。

圖4 鉬粉中異物物質能譜

為了分離和消除這種雜質，分別采用了過篩和加熱，之后再送樣檢測，電鏡顯示仍然不能去除這種顆粒，可見它雖然是氧碳化合物，但不是可燃燒和揮發的有機物雜質，而是很難分解的碳酸鹽，并且部分顆粒粒徑較小能通過200篩網。分析組成和大小有可能是生產環境中灰塵進入鉬粉而造成的影響，收集生產車間的窗臺、房頂和料桶表層的灰塵分析對比，如圖5。

圖5 房頂異物物質能譜

將異常的大顆粒的形貌與圖6的灰塵顆粒形貌對比，發現其有一定的相似性，并且根據能譜檢測結果，鉬粉中的異常顆粒主要成分為碳和氧，其次還有鎂和鈣等，與灰塵的組成很接近，再考慮到生產車間環境嚴格，雜質來源很少，可判定異常顆粒為灰塵顆粒。

3 原因分析和改進措施

在車間內，粉末的輸送、裝卸、篩分和包裝等生產過程均可能成為粉塵產生的原因。特別是在大風干燥天氣下，研究表明，在生產條件下，機械作用力、重力和布朗運動對塵粒的影響較小，甚至可以忽略不計，而起決定性影響的是空氣流動速度。在處理散狀物料時，由于誘導空氣的流動，將粉塵從處理物料中帶出，污染局部環境。其中主要是一次塵化和二次塵化過程同時連續作用，室內空氣的流動和設備的振動所造成的氣流，最終造成整個車間粉塵彌漫。

圖6 灰塵形貌

為保證產品質量，粉末生產車間應加強管理，及時覆蓋物料和容器，及時清潔容器和工具、設備等；所有人員進入車間應清理身上的粉塵；增加一套自動抽風循環系統，通過抽風機將氫氣、煙氣、熱氣、粉塵排出室外，凈化系統將過濾后的空氣通入，保持車間空氣流通有效地控制粉塵向室內擴散，避免污染作業環境，或在車間安裝合適規格的除塵器和風機。

4 結論

(1)鉬粉中出現的異常顆粒，分析認為一部分是由于生產中鉬粉與舟皿接觸高溫條件下經過氧化還原反應和相互擴散形成的，這部分顆粒與鉬粉顆粒形貌不同，基本成團聚狀，顆粒較大，有些較大顆粒肉眼可見為“小白點”。

(2)鉬粉中異常顆粒還有一部分為“亮晶”狀，其形貌顆粒大小、形狀、化學成分與灰塵相似，是受到生產中的粉塵或灰塵飄入污染而形成。

(3)為保證粉末的生產質量，要關注粉末的生產環境，包括灰塵、氣候、空氣濕度等都會對粉末的質量造成很大的影響。

［1］向鐵根.鉬冶金［M］.長沙：中南大學出版社，2002.

［2］張相一，趙寶華.對鉬粉“小白點”問題的研究和實踐［J］.中國鉬業，2003，27(2)：47－50.

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