[发明专利]一种球形仲钨酸铵的制取方法

说明书

技术领域

本发明涉及仲钨酸铵(简称APT)物性控制技术，具体讲是从(NH₄)₂WO₄溶液中通过蒸发结晶工艺制备球形仲钨酸铵的方法。

背景技术

仲钨酸铵(APT)是由钨酸铵溶液通过结晶单元操作制取的。其方法主要有蒸发结晶、中和结晶和冷冻结晶。目前我国企业基本采用蒸发结晶制取APT。由于“遗传关系”，APT形貌、粒度及其分布对后续氧化钨、钨粉、碳化钨粉的性能有很大影响。

由于长期没有探明APT结晶动力学规律，结晶过程不能控制。无法对APT形貌、粒度及其分布实现可控，无法生产具有良好粒度性能(粒度、粒度分布、松比、流动性)的球形APT粉体，因而严重制约了高端硬质合金和钨材研发生产。

球形仲钨酸铵具有松装密度大、流动性好等一系列物性优点，在后续氧化钨、钨粉、碳化钨粉以及某些钨材和钨合金领域具有广泛的应用前景。

因此，球形APT粉体的制备技术及其原理的研究，是一项亟待解决的关键问题。目前钨粉的细化和球化处理技术，主要有等离子体快速冷凝工艺，此工艺是在温度为10000k的等离子体火焰中，原始粗颗粒钨粉由氩气运载注入，经融化、蒸发及电离，借助于快速冷凝，减少空间粒子间的接触而实现钨粉粒子球形化和制备团块状的纳米钨粉，该工艺设备复杂，制备成本高，生产量低，难以实现工业化，仅处于实验研究阶段。

从(NH₄)₂WO₄溶液中，通过强化颗粒之间的滚动磨擦制取球形APT的方法尚未见文献报道。

发明内容

本发明目的是提供一种在(NH₄)₂WO₄溶液的蒸发结晶过程中创造工艺条件，通过强化仲钨酸铵颗粒之间的滚动摩擦制取球形仲钨酸铵的方法。

本发明技术方案：一种球形仲钨酸铵的制取方法，将(NH₄)₂WO₄溶液放入结晶釜，控制搅拌转速为80～90转/分；溶液沸腾后蒸汽压力控制为1Kg/cm²至结束；当溶液密度下降为16Be时，开始补加(NH₄)₂WO₄溶液，料液补加量为结晶溶液起始量的1倍，补加方式为连续，补加时间为普通结晶总时间的1/3。

结晶过程采用蒸发结晶，温度为95～100℃，蒸发结晶至初始溶液体积的40％。

料液补加时间以3-4h为佳。

(NH₄)₂WO₄溶液为黑钨精矿经碱溶、离子交换法除杂净化转型后所得，其组成为：WO₃浓度282.5g/L，NH₄OH 2mol/L，NH₄Cl 2.5mol/L，Mo、Si、P、As杂质微量。

仲钨酸铵由立方体变为球形主要是依靠结晶过程APT颗粒之间的滚动接触、摩擦而成形的。磨成球形的条件为：搅拌转速快(磨擦力大)、溶液中固相浓度高、摩擦时间足够。

为提高溶液中固相的浓度(保证APT颗粒充分接触)，延长摩擦时间须采取结晶后期补加料液以及降低蒸气压力、放慢晶体生长速度的工艺措施。通过控制补加溶液的速度，维持补加量和蒸发量的平衡，达到增加APT颗粒之间摩擦力和延长摩擦时间的目的。

同时，补加料液还具有溶解由大颗粒晶体因摩擦而剥落的细碎晶粒作用；大颗粒晶体易沉积在浆液底部，而小颗粒晶体易悬浮于浆液上部，补加的料液含有溶剂氨，加料自上而下，首先接触的是上部细碎晶体，加上粒度小的晶体其溶解度较大，故能够将大部分碎晶溶解，使制取的球形APT Fsss粒度、松比和流动性提高，粒度均匀.

补加料液必须掌握开始补加的时间和补加的速度。补加的时间过早或过晚，补加的速度过快或过慢，都将导致产品APT粒度细化，粒度极不均匀。

本发明积极效果：

1、本发明节能、工艺简单。国外采用等离子体快速冷凝工艺球化钨粉，就是在温度为10000k的等离子体火焰中，原始粗颗粒钨粉由氩气运载注入，经融化、蒸发及电离，借助于快速冷凝，减少空间粒子间的接触而实现钨粉粒子球形化和制备团块状的纳米钨粉，该工艺设备复杂，制备成本高，生产量低，难以实现工业化，仅处于实验研究阶段。

2、本发明成本低廉。不须增加生产工序和成本，节约了球形钨粉的制取费用，在投资和成本上具有较大的优势。