八鉬酸銨焙解研究

崔玉青，郭軍剛，唐麗霞

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術中心，陜西西安710068）

0 前言

鉬酸銨不僅是一種重要的鉬化工產(chǎn)品，而且還是生產(chǎn)鉬粉的主要原料。隨著科學技術的不斷發(fā)展，其品種日趨多樣化［1］。鉬酸銨品種主要有：二鉬酸銨、四鉬酸銨、七鉬酸銨、八鉬酸銨及十二鉬酸銨等［2］。與其他鉬酸銨相比，八鉬酸銨因其粒度細、分布均勻、水中溶解度小等特點，逐漸受到人們的關注，其主要用于制備高效、環(huán)境友好型抑煙阻燃材料［3］。八鉬酸銨因其物理性質等方面的差異，導致其焙解條件有很大不同，本文對八鉬酸銨的焙解溫度、時間做系統(tǒng)考察，確定焙解的最低溫度及時間，并將八鉬酸銨焙解升溫過程的失重曲線和熱重分析進行對比。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

八鉬酸銨

1.2 儀器

坩堝，馬弗爐，熱重分析儀，電子天平

1.3 實驗過程

稱取一定重量的八鉬酸銨倒入已知重量的坩堝中，平鋪厚度約1 cm，放入設定好溫度的馬弗爐中開始焙解。

1.4 焙解完全理論計算

預焙解八鉬酸銨的Mo含量約為60.75％，若假設八鉬酸銨總量為a g，焙解完畢三氧化鉬質量為b g，則其焙解完全至三氧化鉬應為：

由公式可知，經(jīng)焙解后產(chǎn)品總質量會減少8.86％，我們便以此作為八鉬酸銨焙解完全與否的標志。

2 結果與討論

2.1 焙解溫度的影響

圖1 焙解率與溫度關系圖

圖1為八鉬酸銨焙解溫度與焙解百分比的關系圖。由圖我們可以看出，隨著焙解溫度的升高，焙解完全程度逐漸增加，直至溫度達到300℃時焙解完全；180℃之前，八鉬酸銨質量減少原因主要來自于八鉬酸銨產(chǎn)品中水份的蒸發(fā)，雖然八鉬酸銨結晶本身不帶結晶水，但由于八鉬酸銨粒度較小，烘干不夠徹底，導致八鉬酸銨粉末中含有少量水份。但是需要說明的是，以上試驗均為不考察焙解時間，在不同溫度下焙解足夠長時間所得到的結果，且試驗過程進行攪拌。因此可以得出結論：在攪拌情況下，八鉬酸銨完全焙解的最低溫度為300℃；180℃之前的失重是因為水份的蒸發(fā)。在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，焙解的溫度一般要比理論值高，因為實際焙解設備及原料的粒度、含水量、料層厚度等等各方面因素的影響不容忽視。

2.2 焙解時間和攪拌的影響

表1 攪拌的影響

圖2為在300℃時八鉬酸銨的焙解時間與焙解百分比的關系圖。由圖可知，八鉬酸銨焙解30 min其焙解程度即可達到56％以上，此后隨著時間的延長，焙解程度逐漸增加，但當達到78％左右時，其焙解達到恒定狀態(tài)，延長焙解時間對焙解程度的提高沒有效果。通過表1的對比試驗發(fā)現(xiàn)，攪拌可使八鉬酸銨的焙解達到完全。推測原因，可能是因為焙解的八鉬酸銨料層有一定的厚度，300℃已經(jīng)達到八鉬酸銨焙解的最低溫度，表層八鉬酸銨即可分解，而焙解過程是一個由表及里逐漸滲透的過程，料層太厚，會造成溫度不均勻，如果不對料層進行攪拌，下層的八鉬酸銨焙解不夠完全，導致整體焙解百分比趨于穩(wěn)定，即使延長2 h焙解時間仍不能使其完全焙解，所以在300℃要想使八鉬酸銨焙解完全必須進行攪拌，且焙解時間為3 h。實際工業(yè)生產(chǎn)中如果設備條件允許，可以在300℃采用動態(tài)焙解3 h達到焙解目的。

圖2 焙解率與時間關系圖

2.3 焙解溫度與時間對焙解程度的交互影響

表2 溫度與時間對焙解程度的交互影響

由表2可知，焙解溫度與時間對焙解程度有交互影響作用。試驗過程中對樣品均不進行攪拌翻料，可以看出，溫度升高不僅有利于八鉬酸銨焙解完全程度的提高，有利于八鉬酸銨內部料層焙解，而且溫度升高至400℃還可大大縮短焙解時間。但溫度高于450℃氧化鉬開始出現(xiàn)升華現(xiàn)象，不利于八鉬酸銨的焙解。因此在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，考慮到焙解設備的差異，如果動態(tài)焙解不太現(xiàn)實，可以通過升高焙解溫度至400℃左右，即可達到完全焙解的目的，但若溫度高于450℃可能會導致三氧化鉬升華，顆粒長大，物料結塊，影響焙解收率。

2.4 升溫曲線與熱重分析

圖3 八鉬酸銨焙解升溫曲線

圖4 八鉬酸銨熱重分析

由圖3可見，八鉬酸銨焙解過程大致包括3個階段：第1階段，170℃之前的失水階段，解除部分水分子，但仍保持八鉬酸銨的基本結構。雖然八鉬酸銨本身不帶結晶水，但由于八鉬酸銨粒度較小，烘干不夠徹底，導致八鉬酸銨粉末中含有少量水份。在經(jīng)過170～180℃的恒重階段后隨著溫度升高，達到第2階段，此為八鉬酸銨由表及里的逐漸焙解失重階段，此時八鉬酸銨中的全部水分子和部分氨分子開始解離，溫度范圍在180～320℃，但該溫度僅限于實驗室條件，在實際工業(yè)生產(chǎn)中可能會因為爐內熱輻射溫度存在差異而出現(xiàn)一定范圍內的波動。此后在320～360℃完成焙解，達到第3個階段恒重階段。

分析八鉬酸銨的DSC－TGA曲線，發(fā)現(xiàn)在0～400℃溫度范圍內與試驗所得到的失重曲線趨勢一致。DTA曲線顯示在307.12℃有一個吸熱峰，DTG曲線同樣出現(xiàn)一個強峰，說明此溫度樣品失重明顯，八鉬酸銨在此溫度發(fā)生分解。隨著溫度的升高，在743.64～778.49℃溫區(qū)范圍內，DTG曲線出現(xiàn)最強峰，樣品失重73.42％，DTA曲線出現(xiàn)的吸收峰為八鉬酸銨分解產(chǎn)品三氧化鉬的升華峰。

3 結論

在有攪拌的情況下，八鉬酸銨完全焙解的最低溫度為300℃，180℃之前的失重是因為水份的蒸發(fā)；焙解過程攪拌很重要，在300℃下，焙解3 h，必須進行攪拌才能將八鉬酸銨焙解完全；溫度的升高有助于縮短焙解時間和提高焙解的完全程度；在400℃只需30 min即可焙解完全且不需攪拌，溫度高于450℃將出現(xiàn)升華現(xiàn)象；八鉬酸銨焙解焙解失重曲線包括3個階段，與熱重分析檢測結果保持一致。

［1］張文鉦.鉬酸銨的研發(fā)進展［J］.中國鉬業(yè)，2005，29（2）：29－32.

［2］向鐵根.鉬冶金［M］.長沙：中南大學出版社，2009.

［3］李輝，唐麗霞.鉬酸銨生產(chǎn)工藝與技術進展狀況分析［J］.中國鉬業(yè)，2009，33（6）：41－43.