CN108380896A - 一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法 - Google Patents

一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法 Download PDF

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Abstract

一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法，属于超细金属粉末制备领域。该方法使用碳和镁两种固体还原剂，将原料二氧化钼或三氧化钼分两阶段还原为钼粉。在第一个还原阶段，碳作为还原剂进行还原，要求这一阶段的碳配比不足，以保证得到的预还原钼粉中含碳量极低。在第二阶段，将第一阶段得到的产物与镁和氯化镁进行混合，在一定温度下反应，除去剩余的氧，反应后进行酸浸去除氧化镁和氯化镁，保证了最终产品钼粉的程度。使用该方法，得到的产品颗粒较小。碳还原阶段得到的钼粉颗粒大约达到0.3～0.6μm，而镁还原阶段得到产物颗粒更小，大约为几十纳米，更有利于后续粉末冶金制备钼材或钼合金。此外，该方法使用的设备简单，工艺流程容易操作，成本不高，适合用于工业上的生产。

Description

一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法
技术领域
本发明属于超细金属粉末制备领域，具体涉及一种用碳镁两段式超细钼粉 制备方法。
背景技术
金属钼因为其许多优秀的特性如高耐腐蚀性、高熔点、良好的机械性能和 电性能而被广泛用于各领域。而相较于普通钼粉，超细钼粉具有一些更优异的 性质，比如其可以提高金属粉末的烧结性质，降低所需的烧结温度。另外，由 于其高比表面积和细小的颗粒尺寸，也可用于电子基板或电触点上。
当前制备超细钼粉已经有了一些研究，比如电脉冲法，通过金属脉冲放电 可以还原出20～70nm的钼粉，但其耗能较大，难以应用到工业。也有将钼酸 铵溶解在强酸中，制作成白色凝胶，烘干后用氢气还原得到纳米级钼粉。也有 研究生产超细钼粉的专利，申请号为201610019024.0(申请日：2016.01.12， 公开日2016.04.06：，公开号105458280A)的中国专利使用升华法得到三氧化 钼为原料，用氢气还原，得到一种高分散、窄粒度分布超细钼粉。这种方法需 要先处理三氧化钼原料，即需先用升华法得到一种特殊的三氧化钼。
发明内容
本发明目的是提供使用碳和镁两段式还原钼氧化物制备超细钼粉的方法。
一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法，其特征在于，包含有以下步骤：
1)将不足量的碳(介于理论配碳量的50％至理论配碳量的90％之间)，与钼 氧化物混合，将混合物在权利要求中所述的温度和时间制度下进行反应，以此 除去大部分氧，得到残碳量极低的预还原钼粉，而残余氧在第二阶段除去；
2)将第一阶段得到的产物与镁粉、氯化镁混合，在730～850℃温度下反 应1-2小时，将反应后的产物酸浸水洗，除去杂质，得到纯度较高大于99.5％ 的钼粉。
进一步地，钼氧化物为纯度大于99.0％的三氧化钼，或二氧化钼为原料； 使用三氧化钼作为原料，需要使用碳做两次还原，第一次在500～650℃反应1-3 小时，使三氧化钼转变为二氧化钼，之后将二氧化钼在900～1100℃反应1-3 小时；而使用二氧化钼则直接在900～1100℃反应1-3小时。
进一步地，使用碳和镁作为还原剂得到的产品，其颗粒大小可以达到微纳 米级。
进一步地，在碳还原过程中，一定要保证碳配比不足，防止其产物中存在 Mo2C或残碳量过高。
进一步地，在碳还原之后，使用镁作为还原剂进行了第二次还原，因为镁 还原强放热，所以添加了一定量的氯化镁，防止反应过程中放热剧烈，温度过 高；同时MgCl2的存在能改善反应动力学条件。
进一步地，因为镁还原的产物有氧化镁，另外加入了氯化镁添加剂，所以 在所有反应完成后需要将产物进行酸浸水洗，除去杂质，保证最终产品的纯度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1，本发明使用的还原剂有碳和镁，均为比较常见的原料，而原料三氧化 钼或二氧化钼也无需特殊处理，使用正常的商业高纯原料即可，有利于降低成 本。
2，本发明所需的设备比较简单，工艺易于操作，有利于工业上的生产。 碳还原阶段对设备的要求较低，而且可以较低成本地去除钼氧化钼中的大部分 氧；在镁还原阶段由于氧含量较低，反应的热效应小，使得反应可控。
3，本发明的产物颗粒较小，碳还原得到的钼粉颗粒大小为0.3～0.6μm， 而镁还原得到的钼粉颗粒大小约为50～100nm。
4，本发明的利用了碳和镁还原产生的钼粉粒径较细的优点，但是又规避 了单独碳还原无法制备纯钼粉，以及单独镁还原反应剧烈，过程难以控制的缺 点。
具体实施方式
一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法，该种工艺包括以下步骤：
1)将原料与碳混合，原料不同，还原的过程也不一样。例如还原三氧化 钼，需要在500～650℃先反应1-3小时，之后在900～1100℃反应1-3小时；如 果使用二氧化钼，直接在900～1100℃反应1-3小时，即可以得到第二阶段还原 所需的产品。在碳还原的这一阶段中，碳的配比保证不能够完全除去氧，即配 比不足。
2)将第一阶段得到产品与镁粉、氯化镁混合，其中镁粉根据计算需过量 配比。将混合物在730℃-850℃反应1-2小时，反应完成后进行酸浸，得到纯 度大于99.5％的超细钼粉。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将商业高纯二氧化钼(纯度99.0％)作为原料，用碳镁进行两段还原。在 第一阶段中，二氧化钼与碳的比例为1：1.6，二者混合均匀后，在1050℃下 反应2h，可以得到含有二氧化钼的钼粉。之后，将此产物与镁粉、氯化镁混 合。镁粉与氯化镁的量与混合物中二氧化钼的含量成比例关系，其摩尔比例为 MoO2:Mg:MgCl2＝1:3:4.5。将此混合物在750℃下反应1h，得到产物酸浸后烘 干，即为高纯度超细钼粉。
实施例2
将商业高纯二氧化钼(纯度99.0％)作为原料，用碳镁进行两段还原。在 第一阶段中，二氧化钼与碳的比例为1：1.7，二者混合均匀后，在1050℃下 反应2h，可以得到含有二氧化钼的钼粉。之后，将此产物与镁粉、氯化镁混 合。镁粉与氯化镁的量与混合物中二氧化钼的含量成比例关系，其关系为 MoO2:Mg:MgCl2＝1:3:4.5。将此混合物在750℃下反应1h，得到产物酸浸后烘 干。
实施例3
将商业高纯三氧化钼(纯度99.0％)作为原料，用碳镁进行两段还原。在 第一阶段中，三氧化钼与碳的比例为1：2.1，二者混合均匀后，先在650℃下 反应1h，可以得到二氧化钼与碳的混合物。再在1050℃反应2h，得到含有二 氧化钼的钼粉。之后，将此产物与镁粉、氯化镁混合。镁粉与氯化镁的量与混 合物中二氧化钼的含量成比例关系，其关系为MoO2:Mg:MgCl2＝1:3:4.5。将此 混合物在750℃下反应1h，得到产物酸浸后烘干。

Claims (6)

1.一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法，其特征在于，包含有以下步骤：
1)将不足量的碳(介于理论配碳量的50％至理论配碳量的90％之间)，与钼氧化物混合，将混合物在一定温度下进行反应，以此除去大部分氧，得到残碳量极低的预还原钼粉，而残余氧在第二阶段除去；
2)将第一阶段得到的产物与镁粉、氯化镁混合，在730～850℃温度下反应1-2小时，将反应后的产物酸浸水洗，除去杂质，得到纯度大于99.5％的钼粉。
2.根据权利要求1所述的一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法，其特征在于：钼氧化物为纯度大于99.0％的三氧化钼或二氧化钼；使用三氧化钼作为原料，需要使用碳做两次还原，第一次在500～650℃反应1-3小时，使三氧化钼转变为二氧化钼，之后将二氧化钼在900～1100℃反应1-3小时；而使用二氧化钼则直接在900～1100℃反应1-3小时。
3.根据权利要求1所述的一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法，其特征在于：使用碳和镁作为还原剂得到的产品，其颗粒大小可以达到微纳米级。
4.根据权利要求1所述的一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法，其特征在于：在碳还原过程中，一定要保证碳配比不足，防止其产物中存在Mo2C或残碳量过高。
5.根据权利要求1所述的一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法，其特征在于：在碳还原之后，使用镁作为还原剂进行了第二次还原，因为镁还原强放热，所以添加了一定量的氯化镁，防止反应过程中放热剧烈，温度过高；同时MgCl2的存在能改善反应动力学条件。
6.根据权利要求1所述的一种用碳镁还原制备超细钼粉的方法，其特征在于：因为镁还原的产物有氧化镁，另外加入了氯化镁添加剂，所以在所有反应完成后需要将产物进行酸浸水洗，除去杂质，保证最终产品的纯度。
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