二硫化鉬的生產(chǎn)應(yīng)用和發(fā)展前景

徐建昌

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司化學(xué)分公司，陜西 渭南 714000)

二硫化鉬作為一種化工產(chǎn)品，其主要成分是輝鉬礦。在自然界中由于輝鉬礦具有成分幾乎近于理論值，結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)及極完全解理等特點(diǎn)，因此二硫化鉬產(chǎn)品是優(yōu)良的減摩抗磨劑、抗氧化劑，常用作潤(rùn)滑材料。近30 年來(lái)隨著我國(guó)工業(yè)的迅猛發(fā)展以及研究領(lǐng)域的深入和拓寬，二硫化鉬產(chǎn)品還被廣泛用于航空航天、機(jī)械、石油化工、工程材料及防腐等領(lǐng)域，成為節(jié)能減摩保護(hù)設(shè)備的新材料。

1 二硫化鉬的生產(chǎn)和現(xiàn)狀

二硫化鉬的生產(chǎn)分為天然法和合成法。天然法是將鉬精礦經(jīng)物理、化學(xué)方法通過(guò)不同的工藝再提純，達(dá)到不同領(lǐng)域應(yīng)用的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn);合成法是將經(jīng)焙解的氧化鉬通過(guò)硫化而生成的產(chǎn)品。目前主導(dǎo)生產(chǎn)的是天然法。

1.1 生產(chǎn)工藝

該生產(chǎn)工藝中鉬精礦的品級(jí)是關(guān)鍵。鉬含量45%的精礦，二硫化鉬的含量只有75%，而25%均為雜質(zhì)。用一般的化學(xué)方法加工很難達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，必須采用再磨—強(qiáng)浮選的方法使礦物單體解離度達(dá)90%以上，才能進(jìn)入工藝應(yīng)用。鉬含量56%～57%精礦，二硫化鉬的含量達(dá)到93.4%～95.1%，雜質(zhì)含量為6.6%～5%，可直接進(jìn)入生產(chǎn)工藝應(yīng)用。

圖1 二硫化鉬生產(chǎn)工藝流程

強(qiáng)酸氧化除鐵階段，主要是對(duì)鐵、銅、鉛等硫化礦物，在酸化條件下經(jīng)加熱氧化，使其成為可溶性或多離子態(tài)進(jìn)入溶液。通過(guò)清水洗滌隨洗液一起排出;有機(jī)的選礦藥劑類，在酸性介質(zhì)下通過(guò)加熱，一部分分解成有機(jī)的可溶酸。殘留部分也隨洗滌一并進(jìn)入到廢水中。

在酸浸除雜階段，是通過(guò)氫氟酸對(duì)含有二氧化硅的脈石礦物進(jìn)行反應(yīng)，使其由固態(tài)轉(zhuǎn)化為可溶性氟硅酸鹽類，隨洗液進(jìn)入廢水中。而輝鉬礦和石墨因其特有的結(jié)構(gòu)，在酸性氧化介質(zhì)中表現(xiàn)出了良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，沒(méi)有參與化學(xué)反應(yīng)而被保留，以此達(dá)到提純的目的。

烘干過(guò)程就是脫水，把經(jīng)兩段除雜洗滌好的精礦裝入真空烘箱，烘7～8 h，待溫度降至常溫排完真空，取出烘好的產(chǎn)品。

烘干產(chǎn)品通過(guò)氣流粉粹機(jī)，調(diào)整給料量，氣體壓力，分級(jí)調(diào)速，生產(chǎn)出不同規(guī)格的二硫化鉬粉，經(jīng)不同的包裝、分裝成各規(guī)格產(chǎn)品。

酸浸廢氣(HCl、NOx)經(jīng)堿液吸收，消除HCl、NOx等揮發(fā)物，中和液進(jìn)入環(huán)保池，酸浸和洗滌廢水進(jìn)入石灰中和池，兩者均實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。

1.2 產(chǎn)品規(guī)格

化學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1，粒度指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1 化學(xué)指標(biāo) %

表2 粒度指標(biāo)

這些產(chǎn)品的規(guī)格，在化學(xué)指標(biāo)上有共性的地方，在包裝和粒度指標(biāo)的要求上，因用途不同，各有差異;甚至相同的用途，各規(guī)格要求也不完全統(tǒng)一，因而二硫化鉬產(chǎn)品種類繁多。

1.3 生產(chǎn)現(xiàn)狀

美國(guó)Climax 有一獨(dú)處的礦山，專一選礦生產(chǎn)線，因而從鉬精礦原料的供給到二硫化鉬產(chǎn)品的形成，品質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)鉬礦山較多，礦石品質(zhì)不一，裝備和工藝技術(shù)水平相差較大，甚至以營(yíng)利為目的，以石墨替代二硫化鉬或參合二硫化鉬，因而生產(chǎn)出了各種規(guī)格二硫化鉬產(chǎn)品，因此品質(zhì)差異較大。金堆城鉬業(yè)集團(tuán)有限公司的二硫化鉬生產(chǎn)依靠著資源優(yōu)勢(shì)和20 多年的穩(wěn)定工藝，產(chǎn)能不斷提升，通過(guò)工藝調(diào)整，新規(guī)格不斷增加，依用途、用量不同，實(shí)現(xiàn)了柔性化生產(chǎn)。

近幾年，也有采用微波—酸浸除雜工藝生產(chǎn)二硫化鉬，但與國(guó)外和金堆城產(chǎn)品相比較，純度偏低，粒度偏大。這些質(zhì)量特點(diǎn)制約了產(chǎn)品種類和產(chǎn)能的提升。

環(huán)保治理是化工企業(yè)最關(guān)注的最后工序。二硫化鉬生產(chǎn)涉及到廢氣(NOx)，廢水(F-、Cl-、)和廢渣(石灰、氟化鈣)。廢氣NOx治理是在堿吸收的基礎(chǔ)上，再通過(guò)含氨的物質(zhì)進(jìn)行二次吸收處理，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)。廢水的治理是通過(guò)石灰固氟中和，調(diào)pH為中性，達(dá)標(biāo)排放。廢渣，經(jīng)測(cè)試屬一般固體廢棄物，交由固廢中心處理。

這樣，用優(yōu)質(zhì)的精礦采用天然的方法、穩(wěn)定的工藝及科學(xué)合理的環(huán)保處理，生產(chǎn)出了純“綠色”的多規(guī)格產(chǎn)品。

2 二硫化鉬的應(yīng)用

二硫化鉬因品質(zhì)、結(jié)構(gòu)不同，技術(shù)指標(biāo)要求不統(tǒng)一而被應(yīng)用在不同的行業(yè)。

2.1 機(jī)械潤(rùn)滑的應(yīng)用

二硫化鉬因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而具有優(yōu)異的減摩、抗磨性能，同時(shí)又具有極強(qiáng)親金屬性，因而被廣泛用于設(shè)備制造和工業(yè)制造的潤(rùn)滑劑。

2.1.1 潤(rùn)滑脂

潤(rùn)滑脂最常用的是鋰基脂和鈣基脂，在這兩種脂中加入一定量的二硫化鉬干粉經(jīng)捏合調(diào)制成，低速高負(fù)荷，低速低負(fù)荷，高速高溫等設(shè)備要求的潤(rùn)滑脂，盡管在有些高速、高溫設(shè)備上潤(rùn)滑脂可能已經(jīng)流失，但由于二硫化鉬攪拌，捏合，均勻化，再加上粘合劑，便生產(chǎn)出目前能滿足高的干粉具有自潤(rùn)滑性能，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。

2.1.2 潤(rùn)滑劑

二硫化鉬作為潤(rùn)滑劑是指將0.8 μm 左右的二硫化鉬干粉經(jīng)表面改性，增加其懸浮性，以0.5%～1%的添加比例，在常溫下加入到機(jī)械油中或水中勻化后進(jìn)行應(yīng)用，這樣可以延長(zhǎng)機(jī)械油的換油周期。

在石蠟中2%～3%的二硫化鉬粉，做成石蠟筆在金屬切割時(shí)應(yīng)用既可潤(rùn)滑又可降溫。另外二硫化鉬在航空航天工業(yè)的真空狀態(tài)應(yīng)用和在金屬拉絲、金屬脫模劑的應(yīng)用，正是利用了二硫化鉬的親金屬性和自潤(rùn)滑性。

2.2 工程材料方面的應(yīng)用

氟塑料因?yàn)槟透g，韌性好，而常被用于做化工行業(yè)的密封件，在氟塑料中添加適量的二硫化鉬粉劑，利用二硫化鉬的抗氧化性和自潤(rùn)滑性，做成化工企業(yè)所常應(yīng)用的閥門、管件的內(nèi)襯件，既可以密封、防腐，又可以延長(zhǎng)閥門的使用壽命和提升閥門的使用效率。

這一特性也常被用在摩擦材料行業(yè)，用以制造汽車摩擦片和其他摩擦器件。

2.3 其他方面的應(yīng)用

二硫化鉬純度達(dá)99.9%以上，可以作為分析試劑用，可用作高端潤(rùn)滑脂，也可以用于精密和玻璃儀器的潤(rùn)滑。二硫化鉬粒度在0.3 μm 以下，可作為納米材料應(yīng)用，用作金屬表面的噴涂膜和潤(rùn)滑膜，這樣把二硫化鉬超細(xì)干粉的應(yīng)用帶入到了一個(gè)全新的領(lǐng)域。

3 二硫化鉬的發(fā)展前景

(1)二硫化鉬的生產(chǎn)在我國(guó)已有50 多年的歷史，工藝一直比較傳統(tǒng)，從工藝的各節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)仍遵循的是最基本的化學(xué)反應(yīng)原理，工藝的運(yùn)行過(guò)程依然處于勞動(dòng)密集型狀態(tài)，效率不高，一些新技術(shù)、新原理的應(yīng)用還不很成熟。這就為新工藝的應(yīng)用、自動(dòng)化程度的提高，提供了空間和發(fā)展方向。

(2)環(huán)保廢水、廢氣、廢渣的達(dá)標(biāo)排放和處理，實(shí)現(xiàn)了“綠色”文明生產(chǎn)，二硫化鉬成為“綠色”產(chǎn)品，但對(duì)資源的循環(huán)利用和廢渣的無(wú)公害化處理，還有待進(jìn)一步提高和完善。

(3)在設(shè)備制造業(yè)水平不斷提升，航空航天工業(yè)迅猛發(fā)展的今天，二硫化鉬產(chǎn)品作為一種節(jié)能型產(chǎn)品，將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用;隨著新材料技術(shù)的日趨成熟，范圍的增廣，二硫化鉬作為一個(gè)純天然產(chǎn)品將會(huì)被帶入到一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。

(4)對(duì)二硫化鉬超細(xì)粉和在納米材料領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用需進(jìn)一步的開(kāi)拓和研究。

［1］張文鉦.二硫化鉬潤(rùn)滑劑研究進(jìn)展［J］.中國(guó)鉬業(yè)，2006，30(5):25－29.

［2］王國(guó)棟，蔣麗娟，李來(lái)平，等.二硫化鉬潤(rùn)滑劑應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.中國(guó)鉬業(yè)，2013，37(5):10－14.

［3］潘兆櫓主編.結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1994.

［4］向鐵根.鉬冶金［M］.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社，2009.