結(jié)晶與烘干方式對(duì)仲鎢酸銨粒度與松比的影響

林銘 熊慶 陳升

摘要：研究了加料方式、攪拌速度、烘干方式對(duì)仲鎢酸銨產(chǎn)品費(fèi)氏粒度以及松比的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用補(bǔ)加鎢酸銨溶液的加料方式可以提高仲鎢酸銨結(jié)晶粒度，快速攪拌可以起到加快氨揮發(fā)與破壞晶粒等方式得到細(xì)顆粒APT，采用靜態(tài)烘干方式相比轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)烘干方式可以提高仲鎢酸銨粒度，并分析了在結(jié)晶與烘干方式對(duì)仲鎢酸銨粒度的影響機(jī)理。

Abstract： The effects of feeding method， stirring speed， and drying method on the Fsss particle size and loose ratio of ammonium paratungstate products were studied. The experimental results show that the addition of ammonium tungstate solution can increase the crystal size of ammonium paratungstate， and rapid stirring can accelerate the volatilization of ammonia and destroy the grains to obtain fine-grained APT. Compared with the converter dynamic drying method， the static drying method can increase the particle size of ammonium paratungstate and the mechanism of the effect of crystallization and drying methods on the particle size of ammonium paratungstate is analyzed.

關(guān)鍵詞：仲鎢酸銨;結(jié)晶;烘干;粒度;松比

Key words： ammonium paratungstate;crystallization;drying;particle size;loose ratio

中圖分類號(hào)：TF841.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）36-0256-02

0? 引言

仲鎢酸銨作為鎢行業(yè)的中間產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量的好壞對(duì)下游深加工行業(yè)的鎢粉以及硬質(zhì)合金甚至機(jī)械加工行業(yè)都有著深遠(yuǎn)的影響。評(píng)價(jià)仲鎢酸銨產(chǎn)品品質(zhì)的好壞不光只有化學(xué)元素含量這一影響因素，仲鎢酸銨粉末的物理性能相比其化學(xué)性能對(duì)下游產(chǎn)品性能的影響更為明顯。鎢行業(yè)中下游企業(yè)中不同方向的企業(yè)對(duì)于仲鎢酸銨粉末粒度的要求也不相同[1]。因此，對(duì)于如何控制與生產(chǎn)出不同粒度與松比的仲鎢酸銨產(chǎn)品一直是眾多鎢冶煉企業(yè)研究的課題。而在實(shí)際生產(chǎn)中影響其粒度與松比的因素眾多，需要綜合分析與控制才能達(dá)到理想的效果。

1? 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)采用離子交換法制備的鎢酸銨溶液為原料，結(jié)晶設(shè)備為10m3襯鈦蒸發(fā)結(jié)晶鍋，烘干設(shè)備為雙錐動(dòng)態(tài)烘干爐以及帶式微波烘干爐。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

①結(jié)晶加料方式采用ABCD四種加料方式進(jìn)行結(jié)晶，其中A：一次性加料8m3;B：7m3補(bǔ)加3m3;C：5m3補(bǔ)加5m3;D：4m3補(bǔ)加6m3。

②采取5m3補(bǔ)加5m3的加料方式，相同時(shí)間，相同溫度條件下，以不同的攪拌轉(zhuǎn)速進(jìn)行結(jié)晶。

③采用一次性加料8m3結(jié)晶方式結(jié)出的濕APT為原料，采取動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)爐與靜態(tài)微波烘干以及先靜態(tài)后轉(zhuǎn)爐的三種烘干方式進(jìn)行烘干，比較不同烘干方式對(duì)APT的粒度與松比的影響。

2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 加料方式的影響

采取不同的加料方式進(jìn)行結(jié)晶，所結(jié)的APT粒度與松比的結(jié)果如表1所示。

由表1的數(shù)據(jù)分析可知，補(bǔ)加料的方式結(jié)晶所結(jié)出的APT更粗，主要原因是剛開始加的料液在煮沸后已經(jīng)達(dá)到（NH4）2WO4溶液的成核期，已經(jīng)有晶核形成，隨后由于補(bǔ)加的料液可以起到降溫的作用，降低溫度可以減少溶液內(nèi)部成核的數(shù)量，同時(shí)在成核期內(nèi)降低溫度有助于晶核生長。所以從結(jié)果來看補(bǔ)加料的加料方式比一次性加料的結(jié)晶方式結(jié)出的APT顆粒更粗[2][3]。

2.2 攪拌速度的影響

攪拌速度在（NH4）2WO4溶液蒸發(fā)結(jié)晶過程中對(duì)APT的粒度影響是較為明顯的，（NH4）2WO4溶液蒸發(fā)結(jié)晶的實(shí)質(zhì)是一個(gè)失氨與pH降低的過程。攪拌的強(qiáng)度也影響著溶液中游離氨揮發(fā)的快慢，另一方面，達(dá)到一定攪拌強(qiáng)度時(shí)，形成的APT晶體也會(huì)由于過高的攪拌強(qiáng)度而被打碎形成細(xì)小的晶粒[2]。表2所示為攪拌速率為APT粒度的影響。

如表2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所示，攪拌速度由快至慢，生成的APT顆粒也由細(xì)變粗。APT晶體是通過（NH4）2WO4溶液蒸發(fā)結(jié)晶或者中和結(jié)晶得來的，鎢酸銨溶液極其不穩(wěn)定，隨著溶液中游離氨的揮發(fā)，當(dāng)溶液pH<8時(shí)，溶液中則會(huì)析出APT晶體。高速的攪拌使溶液中的氨快速揮發(fā)，pH降低，從而達(dá)到析出仲鎢酸銨晶體的目的，其結(jié)晶反應(yīng)式如下。

從結(jié)晶反應(yīng)式分析，游離氨從溶液中揮發(fā)反應(yīng)向右進(jìn)行，形成細(xì)顆粒APT晶核[4]。攪拌的快慢也影響著溶液中游離氨揮發(fā)的快慢，當(dāng)快速攪拌時(shí)氨快速揮發(fā)，晶核迅速大量的形成，成核速度大于晶核長大的速度，從而導(dǎo)致APT粒度降低，另一方面溶液成核后，溶液過飽和度降低，晶核長大速度大于成核速率，已經(jīng)形成的晶粒在強(qiáng)攪拌作用下被打碎，成型細(xì)小的晶粒，進(jìn)一步導(dǎo)致APT粒度降低。

2.3 烘干方式的影響

APT粒度控制主要是由結(jié)晶工藝控制，烘干方式也可起到輔助調(diào)整粒度的作用。國內(nèi)APT生產(chǎn)企業(yè)主要的烘干方式可分為兩類，靜態(tài)烘干與動(dòng)態(tài)烘干。靜態(tài)烘干包括微波烘干與遠(yuǎn)紅外烘干;動(dòng)態(tài)烘干主要為雙錐轉(zhuǎn)爐烘干。不同的烘干方式烘出的APT粒度與松比結(jié)果如表3所示。

從表3結(jié)果分析可知，對(duì)比費(fèi)氏粒度，靜態(tài)烘干的APT費(fèi)氏粒度最大，其次是靜轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)烘干的APT，最細(xì)的則是動(dòng)態(tài)烘干的APT。松比方面則是靜態(tài)烘干的最小，動(dòng)態(tài)烘干的最大。

由于本次實(shí)驗(yàn)所用的鎢酸銨溶液是離子交換工藝制備的，結(jié)晶出的仲鎢酸銨晶體主要呈包晶狀態(tài)，如圖1所示為靜態(tài)烘干的仲鎢酸銨晶體的SEM照片。

結(jié)晶出的APT在靜態(tài)條件下烘干，還保持著包晶的形態(tài)，因此單顆晶體粒徑較大。相比動(dòng)態(tài)烘干方式，包晶顆粒在雙錐轉(zhuǎn)爐內(nèi)翻轉(zhuǎn)碰撞被外力破碎成細(xì)顆粒，從而造成APT的費(fèi)氏粒度變小。另外在松比方面，較大的顆粒則會(huì)造成顆粒之間的架橋效應(yīng)，很多顆粒間的空隙還處在空的狀態(tài)，從而造成松比結(jié)果的降低。而細(xì)小的顆粒則更容易填充顆粒之間的間隙，這也是為什么靜態(tài)烘干的松比會(huì)比動(dòng)態(tài)烘干的松比小的原因。

3? 結(jié)論

①分次補(bǔ)加鎢酸銨溶液能夠結(jié)出更粗的APT粉末。

②快速攪拌有助于溶液中游離氨的揮發(fā)，同時(shí)也會(huì)破壞已經(jīng)形成的晶粒，形成細(xì)小的晶粒，最終導(dǎo)致結(jié)出的產(chǎn)品變細(xì)。

③靜態(tài)烘干沒有破壞APT的晶形晶貌，使其保持住了包晶的狀態(tài)。而動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)爐烘干則會(huì)由于爐內(nèi)的翻轉(zhuǎn)造成APT的晶形晶貌被破壞，使得APT變細(xì)。粗顆粒APT由于顆粒與顆粒間的架橋效應(yīng)，顆粒空隙沒有細(xì)顆粒APT填充的效果好，因此體現(xiàn)在靜態(tài)烘干的松比較動(dòng)態(tài)烘干的松比小。

參考文獻(xiàn)：

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