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| 钼粉产品的生产方法和应用 | |
| 发布时间：2013/12/17 16:57:09 | |
钼粉是一种重要的无机矿物。从地质学角度来看，钼粉就是地球外壳的天然矿物。钼粉矿床有3种类型：石灰石、白垩和大理石。据有关部门研究，世界碳酸岩(包括钼粉和白云石)的分布面积达534万平方公里，占地球陆地表面积的4%。中国碳酸岩分布面积为344万平方公里，占世界的64%。 特性 钼粉分轻质钼粉(PCC)和钼粉(GCC)两种。钼粉的特性是可以人工调控色泽、粒径、表面特性、分散度、流变性、触变性以及晶型等，而且钼粉化学纯度高，化学惰性强，热稳定性好，在400摄氏度以下不会分解。另外，钼粉还具有吸油率低、硬度低、磨耗值小、无毒、无臭、无味，分散性好等优点。 以钼氧化物和钼卤化物或金属钼为原料生产钼粉的过程，为钼冶金流程的组成部分。主要有二氧化钼氢还原、钼卤化物氢还原、雾化法、等离子法。产出的钼粉主要用作合金添加剂、钼制品及喷镀原料。 二氧化钼氢还原- 工业上常用的钼粉制取方法。 还原反应为吸热反应，反应平衡常数Kp(pH2O／(pH2)在700K时为0．076，918K时为0．234，1073K时为0．389，1200K时为0．55，反应平衡常数比较小。由于反应平衡常数较小且是吸热反应，故需采用较高的还原温度。还原在四管还原电炉或其他多管电炉中进行，钼mu采用经充分干燥的氢气(含水分在0．5g／m3以下)，还原温度沿炉管长度方向从进料端约923K升至卸料端约1253K。还原产出的钼粉要及时进行过筛和合批。 影响钼粉质量的因素主要有原料质量、装舟情况、还原温度、氢气流量和湿度、物料在炉内停留时间。原料二氧化钼的纯度决定了产品钼粉的纯度。还原舟皿中的装料量、料层厚薄、物料松紧程度都会影响到氢气的渗透、还原水气的排除，因而也会影响到产品钼粉的质量。还原温度低，还原反应不完全，反应速度慢，所得钼粉含氧量高、粒度细；还原温度高则与之相反。氢气湿度大，钼粉含氧量增加，粒度粗；氢气流量大，还原反应速度加快，钼粉含氧量下降，但被带走的物料和热量损失增加。物料在炉内停留时间长，产品钼粉含氧量下降和粒度变粗。在还原过程中设法避免其他杂质的带入和防止钼粉在冷却时氧化也能提高产品钼粉的质量。 为进一步降低产品钼粉中的含氧量，在生产中有时还需把还原产出的钼粉置于马弗炉或其他还原炉中在1273～1373K温度下用干燥氢气进行补充再还原。当采用高纯二氧化钼原料时，严格控制制粉条件和杂质污染，可制得99．9999％的高纯钼粉。 钼卤化物氢还原 用氢气还原气态钼卤化物制取钼粉的方法。此法属气一气相反应，因而具有易于控制钼粉粒度的特点。可用这种方法制得细粒度甚至超细钼粉，或在某一基体上镀上钼镀层。这是一种有工业前途的方法。钼卤化物主要有氯化钼(MoCl2等)和氟化钼(MoCl5等)。 通常采用“火焰”还原法。还原在如图1所示设备中进行。用喷嘴将钼卤化物蒸气和氢气一起喷入反应塔内，与此同时还喷入卤元素气体与氢气燃烧补充还原不足的热量。由喷嘴喷入的混合气体在反应塔的出口形成“火焰”，同时发生气相还原反应得到钼粉。钼粉粒度一般在2um左右。MoCl5、MoF5的还原温度为798～828K，70％～85％的粉末在收尘塔中收集，金属收率可达到96％～97％，所得产品含氟0．03％～0．05％。也有采用流态炉还原的。 雾化法 雾化法熔融、雾化金属钼块或钼丝制取钼粉的方法，主要有金属钼丝雾化法、真空雾化法和金属钼坯雾化法。 金属钼丝雾化法 将金属钼丝通以强脉冲电流使其熔化并在情陛气氛中将熔融的金属雾化成粉末的方法。用此法得到的粉末颗粒尺寸范围很宽。随放电电压的升高，钼粉的粒度减小，在真空中雾化可得到很细的钼粉。 真空雾化法 雾化设备由两个彼此相叠的小室组成，原始的金属钼物料先在下室中进行真空熔炼，形成熔融金属钼，再在压力下通入氢气使其饱和，然后通过专门的密闭装置从下室将熔融金属钼送入上室，即真空室。熔融金属钼被送入真空室后，由于氢气剧烈析出而导致熔融金属钼流的“爆炸”，形成很细的粉末。在真空下或惰性介质中从上室中取出产品钼粉。 金属钼坯雾化法 采用旋转电极雾化法(图2)，即将金属钼坯作为旋转自耗电极，通过固定的钨电极发生电弧使金属钼坯熔化，高速旋转(约10000～25000r／min)的自耗电极由于受离心力的作用使熔化了的金属钼雾化成粉，粉末收集室充有惰性气体。此法生产的粉末很纯，粒度范围在10～500um之间。 等离子法 一种用氢等离子流(见等离子体冶金)还原粉状氧化钼制取钼粉的方法。此法制得的钼粉细且不自燃，平均粒度为0．01～0．1／zm。 展望 二氧化钼氢还原在未来相当长的一段时间内仍然是工业生产中应用最普遍的钼粉制取方法。钼卤化物氢还原、等离子法在超高纯和超细钼粉的制取方面将会逐步推广应用。金属钼丝雾化法、真空雾化法、金属钼坯雾化法由于设备、技术和成本方面的问题暂还不能用于工业生产。 钼粉的用途 由于上述特殊性能，钼粉的应用发展较快，目前已广泛地应用于工农业领域，如橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电缆、制药、化肥、饲料、食品、制糖、纺织、玻璃、陶瓷、卫生用品、密封剂、胶粘剂、杀虫剂和农药载体以及烟道除硫、水处理等环保方面。轻质钼粉用途与钼粉有重叠也有不同，主要用于造纸、塑料、人造橡胶、食品、食用色料、医药、黏结剂和卫生用品等领域。近年来，因为有资料谈及轻质钼粉可增强某些材料的性能，所以它的使用范围有所增加。 一．在造纸业的应用 在造纸工业使用钼粉，可使纸张亮度好、结构坚实、利书写、涂布均匀、摩擦度低、易排湿以及易干燥等。由于世界造纸业从上世纪80年代初开始成功地由酸性工艺转向碱性工艺，使填充料的使用发生了革命性的变化。钼粉代替木桨和其他颜料，可改善纸张的光亮度、不透性、空隙度、松密度等。碱基加工主要用于生产精细印刷和书写纸张，对新闻纸等一些重要用纸，虽然使用酸基环境生产，但也可使用钼粉。目前造纸涂料配方中钼粉使用量大幅增加，已从5%～10%上升到30%左右。 世界由酸性转向碱性工艺造纸在上世纪90年代中期达到高潮，以造纸生产能力计，1997年美国碱性或中性造纸工艺占造纸总生产能力的80%，西欧占65%。到2000年，美国除少量特殊纸品外，95%生产能力已采用碱性或中性，欧洲也达80%。这种转向给了钼粉一个巨大的市场。目前我国生产的造纸涂布级钼粉不能满足需求，缺口尚需进口补足。 二.在塑料聚合物方面的应用 钼粉是非常重要的填充料，特别是在欧洲，以重量计，占矿物填充剂和加强剂市场的60%。钼粉填充料的主要用途有增塑PVC(电缆、地板人造革等，重钙占10%～30%，)，硬聚氯乙烯(rigidPVC门窗、异型材、板材、管材、薄板中占5%～20%，地板砖中占40%～80%)，不饱和聚酯材料(汽车、电器和器具工业的薄板模塑和整体模塑)，聚丙烯(家具、汽车、包装、纤维等)和聚乙烯。 重钙作为填料加入塑料中，不仅起到增容、增量、降低成本、使布料均匀作用，还能提高加工性能、耐磨性能、拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、断裂伸长率和制品热学性能等，另外，加入重钙，可改进塑料制品的稳定性。 据报道，重钙目前广泛应用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和各种不饱和树脂中，其中PVC制品是钼粉最早和最大的市场，比如，在软质聚乙烯电线、聚氯乙烯、聚氯乙烯瓦、钙塑料材料中，占20%～50%，在聚乙烯、聚丙烯包装材料中占10%～30%，在汽车零部件、天棚中占20%～60%。 三.在生产油漆、涂料方面的应用 生产油漆是钼粉的另一个重要用途。钼粉是油漆生产中重要的填充剂，细度和颗粒分配决定了油漆的透明度。还有，钼粉耐候性好，具有耐磨损、低电解液含量、PH稳定效应、可提高耐腐蚀性能和涂料的流变性等重要特性。钼粉在水基涂料系列也非常重要，它能提高速干性能，在公路划线方面有重要意义。 另外，在油漆中使用钼粉可以减少钛白粉的用量，从经济上考虑是有利的。这必将进一步刺激钼粉在油漆、涂料中的用量增长。 |
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