способ получения тонкодисперсного порошка молибдена

Формула изобретения

Способ получения металлического порошка молибдена, включающий восстановление оксида молибдена (МоО₃) металлом-восстановителем в расплаве хлорида натрия или хлорида калия, или их смеси в соотношении 1:1, при температуре 770-850°С и последующее отделение металлической фазы порошка молибдена от реакционной массы, отличающийся тем, что восстановление ведут порошком алюминия при соотношении исходного оксида молибдена (МоО₃) к расплаву, равном 1:3-5.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к цветной металлургии, в частности касается технологии получения тонкодисперсных порошков молибдена, которые используют в производстве твердосплавных материалов и ферросплавов молибдена. При этом важной характеристикой порошков является дисперсность, определяющая технологические условия дальнейшей переработки порошков.

Традиционный способ получения металлического порошка молибдена заключается в восстановлении его оксида (МоО₃) водородом в трубчатых печах. Восстановление протекает с постепенным нагревом от 700 до 1100°С [1].

К недостаткам водородного восстановления следует отнести низкую производительность, повышенную взрывоопасность, большие затраты.

Известен способ получения порошка молибдена в газофазном процессе; восстановление протекает между восстанавливающим газом, например водородом, и парами хлоридов, фторидов молибдена при 900-1200°С [2]. По другому варианту восстановление исходных высших хлоридов, фторидов ведут в высокотемпературной (выше 2000°С) струе водорода или смеси аргона с водородом.

К недостаткам способов восстановления металлов из галогенов относят сложность аппаратурного оформления, высокую коррозионную активность среды при 2000°С, большой расход реагентов [3].

Способ электролитического осаждения молибдена из растворов в расплавленных солях: (NaCl - KCl; KCl - KF) на катоды из различных материалов (графита, карбида кремния, хрома и др.).

Его недостатки - высокая энергоемкость и относительно низкая производительность процесса [4].

Известен способ получения порошков молибдена и вольфрама, включающий смешивание исходных соединений с цинком, восстановление шихты в замкнутом реакторе при 700°С.

Недостатками способа являются: большой расход цинка (40-50% массы исходных соединений) и необходимость диспергирования спека, образующегося в результате горения цинка [5].

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения металлического порошка молибдена, по которому порошок получают восстановлением кислородных соединений молибдена магнием в среде расплавов солей щелочных металлов NaCl, KCl, Na₂CO₃, К₂СО₃ и их двойных смесях [6].

К недостаткам известного способа следует отнести, согласно описанию изобретения, большой расход магния - дорогостоящего металла восстановителя и реагентов растворителей (NaCl, KCl, Na₂CO₃, K ₂CO₃).

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат при производстве металлического порошка молибдена за счет замены и сокращения расхода реагентов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения порошка молибдена кислородные соединения молибдена восстанавливают металлическим алюминием в сокращенном объеме расплава солей NaCl, KCl, NaCl-KCl при 770-850°С. Состав шихты выдерживают, исходя из соотношения: оксид молибдена - растворитель (NaCl, KCl, NaCl - KCl), равного 1:3-5. Порошок металлического алюминия берут в количестве, соответствующем расчетному по реакции:

МоО₃+2Al=Мо+Al₂O₃ ,

или с избытком 10% относительно расчетного.

Преимущество предлагаемого технологического решения состоит в том, что способ обеспечивает получение тонкодисперсного порошка молибдена с меньшими затратами, за счет замены магния на алюминий и сокращения расхода растворителя (KCl, NaCl) в 2-3 раза при сохранении полноты выхода и чистоты целевого продукта.

Примеры реализации способа

Пример 1.

50 грамм NaCl или KCl расплавляют при температуре 780-820°С. В прозрачный расплав вносят 10 граммов оксида молибдена. Затем в расплав солей вносят порошок алюминия в количестве 2,9 грамма. В результате прохождения металлотермической реакции оксид молибдена восстанавливается до металлического порошка. Реакционную массу охлаждают, порошок молибдена отмывают водой от солей. Выход металла 96%.

Пример 2.

40 грамм NaCl-KCl (1:1) расплавляют при 780-810°С. В прозрачный расплав вносят 10 граммов оксида молибдена. Затем в раствор МоО ₃ в расплаве вносят порошок алюминия в количестве 3,2 грамма. В результате оксид молибдена восстанавливается до металлического порошка. Реакционную массу охлаждают, порошок молибдена отмывают водой от солей. Выход металла - 98%.

По результатам рентгенофазового анализа полученные порошки представляют собой молибден в металлической фазе. Элементный анализ свидетельствует о следующем составе порошков: Мо 97-98,6; Fe 0,2-0,3; Cu 0,1-0,3; W 0,3-0,5.

Анализ гранулометричекого состава порошков молибдена показал, что средний размер частиц порошка равен 1,5 мкм.

Список использованных источников

1. Панов B.C., Чувилин A.M. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. М.: МИСиС, 2001, с.68.

2. Каламазов Р.У., Цветков Ю.В., Кальков А.А. Высокодисперсные порошки вольфрама и молибдена. М.: Металлургия. 1988, с.7.

3. Королев Ю.М., Столяров В.И. Восстановление фторидов тугоплавких металлов водородом. М.: Металлургия, 1981. 184 с.

4. Ковалев Б.Ф., Волкович А.В., Журавлев В.И. Выбор катодных материалов для рафинирования вольфрама и молибдена в галогенидных расплавах. Цветная металлургия. 1988. № 3, с.53.

5. Авторское свидетельство СССР на изобретение № 1626530 «Способ получения порошков молибдена и вольфрама». Опубликован 27.02.2004.

6. Патент РФ на изобретение № 2285586 «Способ получения порошка молибдена или его композитов с вольфрамом». Опубликован 20.10.2006.