專利名稱：一種熔鹽電解制備鎢粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解法制備鎢粉技術(shù)，具體是一種熔鹽電解制備鎢粉的方法。
背景技術(shù)：
鎢具有熔點高、蒸氣壓低、硬度高、酸腐蝕性好等優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在國民經(jīng) 濟各部門及國防工業(yè)中使用范圍及消耗量正逐年增加。然而，鎢是不可再生的國家戰(zhàn)略性 重要資源，盡管我國保有的鎢礦資源居世界首位，但目前處理鎢精礦到制取金屬鎢粉要經(jīng) 過鎢精礦的分解、APT的制取、三氧化鎢制備及其還原制取鎢粉等過程，存在生產(chǎn)工藝流程 長等缺點，開發(fā)短流程，提高資源利用率，降低生產(chǎn)成本已成為冶金技術(shù)發(fā)展的趨勢。熔鹽電解法是制備金屬的方法之一，從理論上說，絕大多數(shù)的金屬是可由熔鹽電 解法制得，尤其是對于那些析出電位較負在水溶液中無法生成的金屬離子，必須采用熔鹽 電解。目前，金屬鋁、部分稀土金屬等已由熔鹽電解法生產(chǎn)。鑒于熔鹽電解法在制備金屬及 其合金方面的獨特優(yōu)勢和潛力，某些堿金屬、堿土族金屬(如Li、Na、Mg)，幾乎所有的過渡 族金屬元素和稀土族元素，部分稀有高溶點金屬如Ti、Sc、Nb、Ta，已成為用熔鹽電解制備金 屬的研究熱點。此外，采用熔鹽電解法的研究還涉及到了部分非金屬元素，如B、Si等。隨 著許多單質(zhì)金屬的成功制備，熔鹽電解在合金制備領(lǐng)域的研究也非常廣泛，主要包括鋁基 合金(如Al-Sc、Al-Sr等)、鎂系合金、鈦系合金以及稀土合金。上述研究已取得相當(dāng)一批 研究成果，部分已在工業(yè)上取得應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有處理鎢酸鹽到制備鎢粉工藝流程長等不足之處，提供一種 由鎢酸鹽為活性物直接熔鹽電解制備鎢粉的方法。本發(fā)明技術(shù)方案一種熔鹽電解制備鎢粉的方法，包括以下步驟(1)配比原材料將不含結(jié)晶水的堿、堿土金屬氯鹽為支持電解質(zhì)和鎢酸鹽為基本電活性物質(zhì)，配 比要求鎢酸鹽占全部電解質(zhì)摩爾百分含量為10 30% ；其余為堿、堿土金屬氯鹽中兩種 混合鹽，混合比例為摩爾比1 1;(2)電極處理以碳質(zhì)材料為陰、陽極，采用耐火材料將電極與引線連接處封裹保護；(3)預(yù)電解為充分除去電解槽中水分與雜質(zhì)，要求在0. 5 1. OV的槽電壓下預(yù)電解1 2h ；(4)電解將預(yù)處理的的鎢酸鹽與電解質(zhì)充分混合，在溫度700 800°C、槽電壓2.0 3. 0V、電解時間4 8h、電極材料為碳質(zhì)電極條件下進行熔鹽電解；(5)鎢粉分離與收集陰極沉積物分別經(jīng)稀鹽酸和稀氫氧化鈉溶液清洗后獲得終產(chǎn)物鎢粉。
含結(jié)晶水的堿、堿土金屬氯鹽和鎢酸鹽脫除結(jié)晶水條件分別是在空氣中350°C溫 度下脫水48h、在150°C溫度下脫水24h。所述堿、堿土金屬氯鹽包括KCl、NaCl、CaCl2，所述鎢酸鹽包括鎢酸鈉、鎢酸鈣。所述電極碳質(zhì)材料為石墨。主要外部控制條件及依據(jù)1、電解溫度要使既定配比的電解體系充分熔化并達到適當(dāng)?shù)幕疃群腿埯}的揮發(fā) 低于5%，合適范圍為700 800°C。2、槽電壓要高于鎢酸鹽的分解電壓并低于熔鹽的分解電壓，合適范圍為2.0 3. OV03、電解時間要使鎢的收得率達到90%以上，合適范圍為4 8h。本發(fā)明原料成本低，工藝流程短、設(shè)備簡單，沒有固、液、氣廢棄物的排放，不造成 二次污染，能夠以較低的成本直接從鎢酸鹽電解制備鎢粉；同時鎢的收得率達到90%以 上，粒度小而均勻，鎢粉純度可達99%以上，經(jīng)濟效率顯著提高。
具體實施例方式實施例1 將在空氣中150°C脫水24h后的Na2WO4與在350°C脫水48h后CaCl2和 NaCl粉末分別按摩爾比10%、45%、45%充分混合，將混合鹽放入剛玉坩堝；通電加熱到 700°C，將石墨陰、陽極插入熔鹽，0. 5V電壓預(yù)電解lh，在槽電壓2. OV電解4h后取出陰極， 沖洗得到陰極周圍及熔鹽中不溶性沉積物，經(jīng)沸稀鹽酸與稀氫氧化鈉溶液清洗得到鎢粉。 熔鹽揮發(fā)質(zhì)量為3%，鎢的收得率為92%，通過化學(xué)分析，產(chǎn)品鎢粉純度可達99%以上，費 氏平均粒度為0. 51um，在國家標(biāo)準(zhǔn)等級范圍之內(nèi)。實施例2 將在空氣中150°C脫水24h后的Na2WO4與在350°C脫水48h后KCl和NaCl 粉末分別按摩爾比20%、40%、40%充分混合，將混合鹽放入剛玉坩堝；通電加熱到750°C， 將石墨陰、陽極插入熔鹽，0. 5V電壓預(yù)電解1. 5h，在槽電壓2. 5V電解6h后取出陰極，沖洗 得到陰極周圍及熔鹽中不溶性沉積物，經(jīng)沸稀鹽酸與稀氫氧化鈉溶液清洗得到鎢粉。熔鹽 揮發(fā)質(zhì)量為2. 5 %，鎢的收得率為93. 6 %，通過化學(xué)分析，產(chǎn)品鎢粉純度可達99 %以上，費 氏平均粒度為0. 68um，在國家標(biāo)準(zhǔn)等級范圍之內(nèi)。實施例3 將在空氣中150°C脫水24h后的Na2WO4與在350°C脫水48h后CaCl2 和KCl粉末分別按摩爾比30%、35%、35%充分混合，將混合鹽放入剛玉坩堝；通電加熱到 SOO0C，將石墨陰、陽極插入熔鹽，IV電壓預(yù)電解2h，在槽電壓3. OV電解8h后取出陰極，沖 洗得到陰極周圍及熔鹽中不溶性沉積物，經(jīng)沸稀鹽酸與稀氫氧化鈉溶液清洗得到鎢粉。熔 鹽揮發(fā)質(zhì)量為3.5%，鎢的收得率為96.3%，通過化學(xué)分析，產(chǎn)品鎢粉純度可達99%以上， 費氏平均粒度為0. 75um，在國家標(biāo)準(zhǔn)等級范圍之內(nèi)。實施例4 將在空氣中150°C脫水24h后的CaWO4與在350°C脫水48h后KCl和NaCl 粉末分別按摩爾比10%、45%、45%充分混合，將混合鹽放入剛玉坩堝；通電加熱到700°C， 將石墨陰、陽極插入熔鹽，0. 5V電壓預(yù)電解lh，在槽電壓2. OV電解4h后取出陰極，沖洗得 到陰極周圍及熔鹽中不溶性沉積物，經(jīng)沸稀鹽酸與稀氫氧化鈉溶液清洗得到鎢粉。熔鹽揮 發(fā)質(zhì)量為2.6%，鎢的收得率為91.5%，通過化學(xué)分析，產(chǎn)品鎢粉純度可達99%以上，費氏 平均粒度為0. 65um，在國家標(biāo)準(zhǔn)等級范圍之內(nèi)。
實施例5 將在空氣中150°C脫水24h后的CaWO4與在350°C脫水48h后CaCl2和 NaCl粉末分別按摩爾比20%、40%、40%充分混合，將混合鹽放入剛玉坩堝；通電加熱到 750°C，將石墨陰、陽極插入熔鹽，0. 8V電壓預(yù)電解1.5h，在槽電壓2. 5V電解6h后取出陰 極，沖洗得到陰極周圍及熔鹽中不溶性沉積物，經(jīng)沸稀鹽酸與稀氫氧化鈉溶液清洗得到鎢 粉。熔鹽揮發(fā)質(zhì)量為3. 1%，鎢的收得率為94. 2%，通過化學(xué)分析，產(chǎn)品鎢粉純度可達99% 以上，費氏平均粒度為0. 73um，在國家標(biāo)準(zhǔn)等級范圍之內(nèi)。實施例6 將在空氣中1501脫水2411后的03104與在3501脫水4811后03(12和1((1 粉末分別按摩爾比30%、35%、35%充分混合，將混合鹽放入剛玉坩堝；通電加熱到800°C， 將石墨陰、陽極插入熔鹽，IV電壓預(yù)電解2h，在槽電壓3. OV電解8h后取出陰極，沖洗得到 陰極周圍及熔鹽中不溶性沉積物，經(jīng)沸稀鹽酸與稀氫氧化鈉溶液清洗得到鎢粉。熔鹽揮發(fā) 質(zhì)量為3. 9 %，鎢的收得率為95.3%，通過化學(xué)分析，產(chǎn)品鎢粉純度可達99 %以上，費氏平 均粒度為0. 88um，在國家標(biāo)準(zhǔn)等級范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種熔鹽電解制備鎢粉的方法，包括以下步驟(1)配比原材料將不含結(jié)晶水的堿、堿土金屬氯鹽為支持電解質(zhì)和鎢酸鹽為基本電活性物質(zhì)，配比要求鎢酸鹽占全部電解質(zhì)摩爾百分含量為10～30％；其余為堿、堿土金屬氯鹽中兩種混合鹽，混合比例為摩爾比1∶1；(2)電極處理以碳質(zhì)材料為陰、陽極，采用耐火材料將電極與引線連接處封裹保護；(3)預(yù)電解為充分除去電解槽中水分與雜質(zhì)，要求在0.5～1.0V的槽電壓下預(yù)電解1～2h；(4)電解將預(yù)處理的的鎢酸鹽與電解質(zhì)充分混合，在溫度700～800℃、槽電壓2.0～3.0V、電解時間4～8h、電極材料為碳質(zhì)電極條件下進行熔鹽電解；(5)鎢粉分離與收集陰極沉積物分別經(jīng)稀鹽酸和稀氫氧化鈉溶液清洗后獲得終產(chǎn)物鎢粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熔鹽電解制備鎢粉的方法，其特征在于含結(jié)晶水的堿、堿 土金屬氯鹽和鎢酸鹽脫除結(jié)晶水條件分別是在空氣中350°C溫度下脫水48h、在150°C溫度 下脫水24h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熔鹽電解制備鎢粉的方法，其特征在于所述堿、堿土金屬 氯鹽包括KCl、NaCl、CaCl2，所述鎢酸鹽包括鎢酸鈉、鎢酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熔鹽電解制備鎢粉的方法，其特征在于所述電極碳質(zhì)材 料為石墨。
全文摘要
本發(fā)明涉及電解法制備鎢粉技術(shù)，具體是一種熔鹽電解制備鎢粉的方法。本發(fā)明包括以下步驟(1)熔鹽混合及除水(2)電極的處理(3)預(yù)電解(4)電解(主要參數(shù)溫度、槽電壓、電流密度、電解時間等)(5)鎢粉分離與收集。本發(fā)明制備原料成本低，工藝流程短、設(shè)備簡單，沒有固、液、氣廢棄物的排放，不造成二次污染，能夠以較低的成本直接從鎢酸鹽電解制備鎢粉。
文檔編號C25C5/04GK101974767SQ201010527449
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者姜平國, 廖春發(fā), 梁勇, 王旭 申請人:江西理工大學(xué)