KR100257478B1 - Method for forming a tungsten powder having a high degree of purity from (5(nh4)2o 12wo3 5h2o) by self-propargating high-temperature synthesis - Google Patents

Method for forming a tungsten powder having a high degree of purity from (5(nh4)2o 12wo3 5h2o) by self-propargating high-temperature synthesis Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method is provided to manufacture high purity tungsten (W) by leaching tungsten (W)-magnesium oxide (MgO) composite powder obtained as a byproduct of the reduction using about 20% hydrochloric acid (HCl) after reducing a raw material powder of ammonium paratungstate (5(NH4)2O·12WO3·5H2O) using magnesium (Mg) powder as a reductant in the self-propagating high temperature synthesis. CONSTITUTION: The method for manufacturing high purity tungsten powder comprises the steps of mixing ammonium paratungstate and magnesium in a mole ratio of 1:35; forming the formed mixture into a pellet by applying a forming pressure of 4 to 41 tons to the mixture; charging the pellet into a self-propagating high temperature synthesizing reactor under an inert gas atmosphere; burning the pellet in the self-propagating high temperature synthesizing reactor; discharging the manufactured burned product from the self-propagating high temperature synthesizing reactor; leaching the burned product using hydrochloric acid (HCl) which is diluted to 20%; filtering the leached exudation; and washing the filtered tungsten (W) powder.

Description

자체 연소 반응법을 이용하여 파라텅스텐산 암모늄으로부터 고순도 텅스텐 분말을 제조하는 방법Process for producing high purity tungsten powder from ammonium paratungstate using self-burning reaction

본 발명은 자체 연소 반응법(Self-propagating High-temperature Synthesis;이하, SHS라 칭함)을 이용하여 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)으로부터 텅스텐(W) 분말을 제조하는 방법에 관한 것이며, 특히 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)을 일정한 몰비로 혼합하고 SHS를 이용하여 텅스텐(W)과 산화마그네슘(Mg)의 혼합 분말을 제조한 후 침출과정을 거쳐서 고순도의 텅스텐(W) 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention uses a self-propagating High-temperature Synthesis (hereinafter referred to as SHS) ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 · 5H 2 O) and magnesium (Mg) And tungsten (W) powder from the above, and in particular, ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 · 5H 2 O) and magnesium (Mg) in a constant molar ratio and using SHS The present invention relates to a method for producing high purity tungsten (W) powder through a leaching process after preparing a mixed powder of tungsten (W) and magnesium oxide (Mg).

일반적으로, 텅스텐(W)은 회백색의 면심 입방정 구조의 금속으로서, 비중은 19.3, 융점은 3410±20℃이다. 텅스텐(W)은 상온에서 안정하여 가공성이 빈약하지만, 고온에서 산소 혹은 수증기에 접하면 산화되고, 분말탄소·일산화탄소·이산화탄소 등과 접하면 탄화물을 만들며, 할로겐 화합물과 접하면 할로겐화합물을 만든다. 텅스텐(W)은 상온에서 황산·염산에는 침식되지 않으나, 열질산(熱窒酸)·왕수에는 서서히 녹고 용융 알칼리 중에 산소가 공존하면 심하게 침식된다. 또한, 비열이 극히 작으므로(0.32ca1/g, 20℃), 조금만 가열해도 고온이 된다.Generally, tungsten (W) is an off-white, face-centered cubic structure of metal with a specific gravity of 19.3 and a melting point of 3410 ± 20 ° C. Tungsten (W) is stable at room temperature and poor in processability, but it is oxidized when it is in contact with oxygen or water vapor at high temperatures, and it forms carbide when it is in contact with powdered carbon, carbon monoxide, carbon dioxide, etc., and when it is in contact with a halogen compound, it makes a halogen compound. Tungsten (W) is not eroded by sulfuric acid and hydrochloric acid at room temperature, but is gradually soluble in thermal nitric acid and aqua regia and severely eroded when oxygen coexists in molten alkali. Moreover, since specific heat is extremely small (0.32ca1 / g, 20 degreeC), even if it heats only a little, it will become high temperature.

이러한 물리적 성질을 갖는 텅스텐(W)은 수 100℃ 내지 1,000℃ 이상에서는 보호 분위기 속에서 열간 가공될 수 있다. 따라서, 극세선(極細線)으로 가공하여 백열전구·진공관의 필라멘트 또는 전자관용에 널리 사용되고 있다. 또한, 고온이 되어도 경도와 강도를 유지하므로, 전기접점, 용접용 전극, 정밀 기계부품 등으로 사용된다. 게다가, 텅스텐(W)은 내열 충격성, 고온 강도, 내마모성 등 고온 특성이 우수하여 우주 로킷용 노즐재료 등의 항공재료로 각광을 받고 있다.Tungsten (W) having such physical properties may be hot worked in a protective atmosphere at a temperature of 100 ° C. to 1,000 ° C. or more. Therefore, it is processed into an ultrafine wire and is widely used for the filament or the electron tube of an incandescent electric bulb and a vacuum tube. In addition, since hardness and strength are maintained even at a high temperature, they are used for electrical contacts, welding electrodes, precision mechanical parts, and the like. In addition, tungsten (W) has been spotlighted as an aviation material such as nozzle materials for space rockets due to its excellent high temperature characteristics such as thermal shock resistance, high temperature strength, and wear resistance.

현재까지, 텅스텐(W)은 융점이 높아서 용해가 곤란하기 때문에 원광석으로부터 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)을 얻은 후, 산화텅스텐(WO3)을 제조하여 전기로 내에서 약 1,200℃ 이상의 온도로 가열하고 수소 환원시켜서 텅스텐(W)을 제조하였다. 그런데, 이와 같은 과정을 거쳐서 텅스텐(W)을 제조하는 경우에는, 제조 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 많은 양의 에너지를 공급해야 하기 때문에, 경제적으로 많은 부담을 안아야 하는 결점이 있었다.To date, tungsten (W) has a high melting point and is difficult to dissolve so that ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 .5H 2 O) is obtained from ore, and then tungsten oxide (WO 3 ) is produced. Tungsten (W) was produced by heating to a temperature of about 1,200 ℃ or more in an electric furnace and hydrogen reduction. However, in the case of producing tungsten (W) through such a process, not only the manufacturing process is complicated but also a large amount of energy must be supplied, so that there is a drawback in that a large burden must be taken economically.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자체 연소 반응법에서 마그네슘(Mg) 분말을 환원제로 이용하여 원료분말인 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)을 환원시킨 후 그 부산물로서 얻은 텅스텐(W)-산화마그네슘(MgO) 복합분말을 약 20%의 염산(HCl)을 이용하여 침출시켜서 고순도의 텅스텐(W) 분말을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention by using magnesium (Mg) powder as a reducing agent in the self-combustion reaction of the raw material powder of ammonium paratungstate (5 (NH 4 )) 2 O · 12WO 3 · 5H 2 O) , tungsten (W) obtained as a by-product was reduced - by a magnesium oxide (MgO) composite powder leaching using hydrochloric acid (HCl) in about 20% of high-purity tungsten (W) It is to provide a method for producing a powder.

제1도는 본 발명에 따른 고순도 텅스텐(W) 분말의 제조 공정도이다.1 is a manufacturing process chart of the high purity tungsten (W) powder according to the present invention.

제2도는 본 발명을 수행하는데 사용되는 자체 연소 반응기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a diagram schematically showing the configuration of a self-burning reactor used to carry out the present invention.

제3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)을 1:(30∼40)의 몰비로 혼합한 분말을 자체 연소 반응시켜서 얻은 반응 생성물의 X-선 회절 결과를 나타낸 그래프이다. 그리고3 is a powder in which ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg) are mixed in a molar ratio of 1: (30-40) according to a preferred embodiment of the present invention. Is a graph showing the X-ray diffraction results of the reaction product obtained by the self-combustion reaction. And

제4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)을 1:(30∼40)의 몰비로 혼합한 분말을 자체 연소 반응시켜서 얻은 반응 생성물을 침출시킨 후의 X-선 회절 결과를 나타낸 그래프이다.4 is a powder in which ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg) are mixed in a molar ratio of 1: (30-40) according to a preferred embodiment of the present invention. Is a graph showing the results of X-ray diffraction after leaching the reaction product obtained by the self combustion reaction.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 예열로 12 : 그린 펠렛10: preheat 12: green pellets

14 : 열전대 16 : 데이터 수집기14: Thermocouple 16: Data Collector

20 : 컴퓨터 22 : 텅스텐(W) 필라멘트20 computer 22 tungsten (W) filament

24 : 전력 공급원 26 : 내열 유리24: power supply 26: heat-resistant glass

28 : 진공 펌프 30 : 불활성 가스 공급원28 vacuum pump 30 inert gas supply source

32 : 통기구 34 : 냉각 장치32: vent 34: cooling device

36 : 진공 계기판 100 : 자체 연소 반응기36: vacuum instrument panel 100: self-burning reactor

102 : 반응기 챔버102: reactor chamber

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 파라텅스텐산 암모늄과 마그네슘을 일정한 비율로 혼합하는 단계(S1);In order to achieve the above object, the present invention, the step of mixing the ammonium paratungstate and magnesium in a constant ratio (S1);

상기 단계(S1)에서 형성된 혼합물을 펠렛으로 성형하는 단계(S2);Molding the mixture formed in the step (S1) into pellets (S2);

상기 펠렛을 자체 연소 반응기 내로 장입하는 단계(S3);Charging said pellets into a self-combustion reactor (S3);

상기 자체 연소 반응기 내에서 상기 펠렛을 연소시키는 단계(S4);Combusting the pellets in the self-burning reactor (S4);

상기 단계(S4)에서 만들어진 연소 생성물을 상기 자체 연소 반응기로부터 취출하는 단계(S5);Taking out the combustion product made in the step (S4) from the self-combustion reactor (S5);

상기 연소 생성물을 침출시키는 단계(S6);Leaching the combustion product (S6);

상기 단계(S6)에서 침출된 침출물을 여과시키는 단계(S7); 및Filtering the leachate leaching in step S6 (S7); And

상기 단계(S7)에서 여과된 텅스텐(W) 분말을 세척하는 단계(S8)를 포함하는 고순도 텅스텐 분말의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing high purity tungsten powder comprising the step (S8) of washing the tungsten (W) powder filtered in the step (S7).

상기 파라텅스텐산 암모늄과 상기 마그네슘은 하기 반응식The ammonium paratungstate and magnesium are represented by the following reaction formula

5(NH4)2O·12WO3·5H2O + 36Mg → 12W + 36MgO을 만족시키도록 혼합된다.5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 .5H 2 O + 36Mg → 12W + 36MgO to mix.

바람직하게는, 상기 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 상기 마그네슘(Mg)의 혼합비는 1:(30∼40)이다.Preferably, the mixing ratio of the ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 .5H 2 O) and the magnesium (Mg) is 1: (30 to 40).

바람직하게는, 상기 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)은 100 메쉬(mesh)를 통과한 입자 크기 및 99.74% 이상의 순도를 갖는다.Preferably, the ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 .5H 2 O) has a particle size through 100 mesh and a purity of at least 99.74%.

상기 자체 연소 반응기는 대기압 상태, 진공 분위기 또는 아르곤(Ar) 가스분위 이하에서 유지된다.The self-combustion reactor is maintained at atmospheric pressure, under vacuum or below argon (Ar) gas.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 고순도 텅스텐(W) 분말의 제조방법에서는, 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)을 환원시킨 후 그 부산물로서 얻은 텅스텐(W)-산화마그네슘(MgO) 복합분말을 약 20%의 염산(HCl)을 이용하여 침출시켜서 고순도의 텅스텐(W) 분말을 제조한다.As mentioned above, in the method for producing high purity tungsten (W) powder according to the present invention, ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 .5H 2 O) is reduced and then obtained as a by-product. A tungsten (W) -magnesium oxide (MgO) composite powder is leached with about 20% hydrochloric acid (HCl) to prepare a high purity tungsten (W) powder.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명에 따른 고순도 텅스텐(W) 분말의 제조 공정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a process of manufacturing high purity tungsten (W) powder according to the present invention with reference to the accompanying drawings in more detail.

먼저, 제2도는 본 발명을 수행하는데 사용되는 자체 연소 반응기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 제2도를 참조하면, 자체 연소 반응기(100)는 주로 반응기 챔버(102) 및 그 주변 장치로 구성된다. 자체 연소 반응기(100)는 반응기 챔버(102)내에 진공 또는 불활성 가스 분위기를 조성하고 반응기 챔버(102) 내에 위치하는 시편을 점화시킬 수 있는 구조라면 어떠한 형태라도 무방하다.First, FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a self-burning reactor used to carry out the present invention. Referring to FIG. 2, the self-burning reactor 100 consists mainly of the reactor chamber 102 and its peripheral devices. The self-burning reactor 100 may have any structure as long as it can create a vacuum or inert gas atmosphere in the reactor chamber 102 and ignite the specimen located in the reactor chamber 102.

자체 연소 반응기(100)의 반응기 챔버(102) 내부 중앙에는 예열로(10)가 위치한다 바람직하게는, 예열로(10)는 직경 30cm, 길이 40cm의 원통형으로 이루어진다. 예열로(10) 내에는 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)으로 이루어진 그린 펠렛(green pellet)(12)이 위치된다. 예열로(10)의 일측에는 예열로(10) 내에서 연소될 그린 펠렛(12)의 온도를 측정하기 위한 열전대(14)가 장착된다. 열전대(14)는 데이터 수집기(16)를 거쳐서 컴퓨터(20)에 전기적으로 접속된다.The preheating furnace 10 is located at the center inside the reactor chamber 102 of the self-combustion reactor 100. Preferably, the preheating furnace 10 has a cylindrical shape having a diameter of 30 cm and a length of 40 cm. In the preheater 10 is placed a green pellet 12 composed of ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg). One side of the preheating furnace 10 is equipped with a thermocouple 14 for measuring the temperature of the green pellet 12 to be burned in the preheating furnace 10. Thermocouple 14 is electrically connected to computer 20 via data collector 16.

반응기 챔버(102) 내에서, 예열로(10)의 바로 윗쪽에는 예열로(10) 내에 위치된 그린 펠렛(12)을 점화시키기 위한 텅스텐 필라멘트(22)가 위치한다. 텅스텐필라멘트(22)는 반응기 챔버(102) 외부에 위치된 전력 공급원(24)으로부터 전류를 인가받는다. 반응기 챔버(102)의 일측벽에는 개폐 가능한 디스크 형상의 내열 유리(26)가 위치한다. 내열 유리(26)는 필요에 따라 개폐되면서 그린 펠렛(12)의 투입구 및 배출구 기능을 수행하며, 작업자로 하여금 내열 유리(26)를 통해서 육안으로 그린 펠렛(12)의 연소상태를 확인할 수 있게 한다.Within the reactor chamber 102, tungsten filaments 22 for igniting the green pellets 12 located in the preheater 10 are located just above the preheater 10. Tungsten filament 22 receives current from a power supply 24 located outside the reactor chamber 102. On one side wall of the reactor chamber 102 is a heat-resistant glass 26 of a disc shape that can be opened and closed. The heat-resistant glass 26 performs the inlet and outlet of the green pellet 12 while opening and closing as needed, and allows the operator to check the combustion state of the green pellet 12 with the naked eye through the heat-resistant glass 26. .

반응기 챔버(102)의 하단에는 반응기 챔버(102) 내에 진공을 조성하기 위한 진공 호스(29)가 연결된다. 진공 호스(29)는 반응기 챔버(102) 외부에 위치하는 진공 펌프(28)까지 연장된다. 진공 펌프(28)는 필요에 따라서 반응기 챔버(102) 내의 공기를 빼내어 진공을 조성한다. 또한, 반응기 챔버(102)의 하단에는 반응기 챔버(102) 내로 불활성 가스를 도입하기 위한 불활성 가스 공급용 호스(31)가 연결된다. 불활성 가스 공급용 호스(31)는 반응기 챔버(102) 외부에 위치하는 불활성 가스 공급원(30)까지 연장된다. 불활성 가스 공급원(30)은 필요에 따라서 반응기 챔버(102) 내로 수소(H2) 또는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 제공한다. 이와는 달리, 반응기 챔버(102)는 대기압 하에서 유지될 수도 있다.At the bottom of the reactor chamber 102 is connected a vacuum hose 29 for establishing a vacuum in the reactor chamber 102. The vacuum hose 29 extends to a vacuum pump 28 located outside the reactor chamber 102. The vacuum pump 28 draws air in the reactor chamber 102 as needed to create a vacuum. In addition, an inert gas supply hose 31 for introducing an inert gas into the reactor chamber 102 is connected to a lower end of the reactor chamber 102. The inert gas supply hose 31 extends to an inert gas supply source 30 located outside the reactor chamber 102. Inert gas source 30 provides inert gas, such as hydrogen (H 2 ) or argon (Ar), into reactor chamber 102 as needed. Alternatively, the reactor chamber 102 may be maintained under atmospheric pressure.

또한, 반응기 챔버(102)의 하단 일측에 형성된 통기구(32)는 반응기 챔버(102)의 압력을 일정하게 유지하거나 또는 내열 유리(26)를 여는 경우에 반응기 챔버(102) 내의 압력을 외부로 배출시킨다. 반응기 챔버(102)의 내측 상하부에는 반응기 챔버(102) 내의 온도를 일정하게 유지하기 위한 냉각 장치(34)가 설치된다. 반응기 챔버(102)의 외부 윗쪽에는 반응기 챔버(102) 내에 조성된 진공 상태를 알리기 위한 진공 계기판(36)이 설치된다.In addition, the vent 32 formed on one side of the lower end of the reactor chamber 102 maintains a constant pressure in the reactor chamber 102 or discharges the pressure in the reactor chamber 102 to the outside when the heat-resistant glass 26 is opened. Let's do it. Cooling devices 34 for maintaining a constant temperature in the reactor chamber 102 are installed in the upper and lower portions of the reactor chamber 102. Above the outer side of the reactor chamber 102, a vacuum instrument panel 36 is provided for notifying the vacuum state formed in the reactor chamber 102.

한편, 제1도는 본 발명에 따른 고순도 텅스텐(W) 분말의 제조 공정도이다. 제1도 및 제2도를 참조하여 전술한 바와 같은 구성을 갖는 자체 연소 반응기(100)를 이용하는 고순도 텅스텐(W) 분말의 제조 공정을 설명한다.1 is a manufacturing process chart of the high purity tungsten (W) powder according to the present invention. A process for producing high purity tungsten (W) powder using the self-burning reactor 100 having the configuration as described above with reference to FIGS. 1 and 2 will be described.

본 발명은 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)을 일정한 몰비로 혼합한 뒤 SHS에 의해 텅스텐(W)과 산화마그네슘(MgO)을 얻어내고 이를 약 20%의 염산(HCl)으로 침출시켜서 산화마그네슘(MgO)을 제거하여 고순도 텅스텐(W)을 얻는 방법이다. 본 발명에서 이용하는 SHS는, 일반적으로 고체와 고체간의 화학적 반응이 발열 반응임을 이용하여, 외부로부터의 에너지 공급없이, 소재의 점화 후에 자체적인 화학 반응열을 이용하여 소재를 합성하는 자체 연소 반응법이다.In the present invention, ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 · 5H 2 O) and magnesium (Mg) are mixed in a constant molar ratio to obtain tungsten (W) and magnesium oxide (MgO) by SHS. It is a method of obtaining high purity tungsten (W) by removing magnesium oxide (MgO) by leaching it with about 20% hydrochloric acid (HCl). In general, the SHS used in the present invention is a self-combustion reaction method in which a chemical reaction between a solid and a solid is an exothermic reaction and synthesizes a material using its own heat of chemical reaction after ignition of the material without supplying energy from the outside.

본 발명에서 사용되는 원료 분말로는 100 메쉬(mesh)를 통과한 입자 크기를 갖는 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O) 및 44μm이하의 입자 크기를 갖는 순도 99.5%의 마그네슘(Mg)이 채용된다. 이때, 원료분말인 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)의 순도는 본 발명에서 얻고자하는 고순도 텅스텐(W) 분말의 순도와도 밀접한 관련을 갖는다. 즉, 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)의 순도를 높이면 높일수록 텅스텐(W)의 순도는 증가된다. 바람직하게는, 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)의 순도는 99.74% 이상이다.The raw material powders used in the present invention include ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O · 12WO 3 · 5H 2 O) having a particle size passed through 100 mesh and a purity having a particle size of 44 μm or less. 99.5% of magnesium (Mg) is employed. At this time, the purity of the raw powder of ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 · 5H 2 O) is closely related to the purity of the high-purity tungsten (W) powder to be obtained in the present invention. That is, as the purity of ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O · 12WO 3 · 5H 2 O) is increased, the purity of tungsten (W) increases. Preferably, the purity of ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 .5H 2 O) is at least 99.74%.

상기 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)을 마련한 후에는, 하기 반응식(Ⅰ)과 같이 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)을 일정한 조성비로 균일하게 혼합한다.After preparing the ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg), ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O as shown in the following reaction formula (I). 12WO 3 5H 2 O) and magnesium (Mg) are uniformly mixed in a constant composition ratio.

5(NH4)2O·12WO3·5H2O + 36Mg → 12W + 36MgO …………… (I)5 (NH 4 ) 2 O 12 WO 3 5H 2 O + 36 Mg → 12 W + 36 MgO. … … … … (I)

파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)을 1:(30∼40), 바람직하게는 1:35의 몰비로 균일하게 혼합한다. 다음에는, 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)의 혼합물을 소정의 성형 압력을 가하여 압축시킨다. 바람직하게는, 4∼14t의 성형 압력을 가하여 압축시킨다. 왜냐하면, 4t이하의 성형 압력을 가하게 되면 압력이 낮아서 펠렛이 쉽게 깨질 수 있고, 14t 이상의 성형 압력을 가하게 되면 펠렛이 잘 점화되지 않기 때문이다.Ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg) are uniformly mixed in a molar ratio of 1: (30-40), preferably 1:35. Next, a mixture of ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg) is compressed by applying a predetermined molding pressure. Preferably, it compresses by applying molding pressure of 4-14t. This is because, when a molding pressure of 4t or less is applied, the pellet may be easily broken due to a low pressure, and when a molding pressure of 14t or more is applied, the pellet may not be ignited well.

파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)의 혼합물을 압축시킨 후에는, 자체 연소 반응기(100)의 내열 유리(26)를 열고 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)으로 이루어진 그린 펠렛(12)을 반응기 챔버(102) 내로 장입한다. 즉, 그린 펠렛(12)을 예열로(10) 내에 위치시킨다. 이러한 상태 하에서 내열 유리(26)를 닫은 후, 진공 펌프(28)들 작동시켜서 반응기 챔버(102)내에 진공을 조성하거나, 대기압 상태로 유지하거나 또는 불활성 가스 공급원(30)을 작동시켜서 반응기 챔버(102) 내로 불활성 가스, 바람직하게는 아르곤(Ar)가스를 도입시킨다. 그런 후에는, 전력 공급원(24)으로부터 텅스텐 필라멘트(22)로 전류를 인가하여 그린 펠렛(12)을 점화·연소시킨다.After compacting the mixture of ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg), the heat-resistant glass 26 of the self-combustion reactor 100 is opened and paratungstic acid Green pellet 12 consisting of ammonium (5 (NH 4 ) 2 O. 12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg) is charged into the reactor chamber 102. That is, the green pellet 12 is located in the preheating furnace 10. After closing the heat-resistant glass 26 under these conditions, the vacuum pumps 28 are operated to create a vacuum in the reactor chamber 102, to maintain the atmospheric pressure, or to operate the inert gas source 30 to operate the reactor chamber 102. Inert gas, preferably argon (Ar) gas, is introduced into the shell. Thereafter, a current is applied from the power supply source 24 to the tungsten filament 22 to ignite and burn the green pellets 12.

이와 같이, 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)으로 이루어진 그린 펠렛(12)으로부터 텅스텐(W)과 산화마그네슘(MgO)을 얻은 후에는, 하기 반응식(Ⅱ)과 같이 약 20%의 염산(HCl)으로 침출시켜서 산화마그네슘(MgO)를 제거하여 고순도 텅스텐(W)을 얻는다.In this way, p-tungstic acid, ammonium (5 (NH 4) 2 O · 12WO 3 · 5H 2 O) and magnesium after obtaining a tungsten (W) and magnesium oxide (MgO) from the green pellets 12 made of a (Mg) is , Leaching with about 20% hydrochloric acid (HCl) as shown in the reaction scheme (II) to remove magnesium oxide (MgO) to obtain high purity tungsten (W).

12W + 36MgO + (HCl)(ℓ) → 12W↓ + (36MgO + HCl)(ℓ) …………… (II)12 W + 36 MgO + (HCl) (L)-12 W ↓ + (36 MgO + HCl) (L). … … … … (II)

이렇게 하여 침전된 텅스텐(W) 분말은 거름종이를 이용하여 회수하고 수차례에 걸쳐서 세척하여 순수 텅스텐(W) 분말을 얻어낸다. 최종적으로 생성된 텅스텐(W)은 연소 과정 중에 불순물이 휘발되었으므로, 99.948% 이상의 고순도를 나타낸다.The tungsten (W) powder thus precipitated is recovered using a filter paper and washed several times to obtain pure tungsten (W) powder. The finally produced tungsten (W) has a high purity of 99.948% or more because the impurities volatilized during the combustion process.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 간략하게 설명한다.Hereinafter, the preferred embodiment of the present invention will be briefly described.

[실시예]EXAMPLE

원료 분말로서 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)(시약급)을 각각 1:(30∼40), 바람직하게는 1:35의 몰비로 볼밀에 넣어 3시간이상 혼합한다. 다음에는, 혼합된 분말을 4∼14t의 압력을 가해서 직경 20mm의 펠렛을 만든다. 이렇게 성형된 펠렛을 자체 연소 반응기에서 불활성 가스 분위기, 바람직하게는 아르곤(Ar) 가스 분위기하에서 점화·연소시킨다. 그런 후에, 생성된 시료를 엑스선 회절법(X-Ray Diffraction; 이하, XRD라 칭함)을 이용하여 분석한다.As a raw material powder, a molar ratio of ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg) (reagent grade) of 1: (30-40), preferably 1:35, respectively. Put in a ball mill and mix for at least 3 hours. Next, the mixed powder is subjected to a pressure of 4 to 14 tons to form pellets having a diameter of 20 mm. The pellets thus formed are ignited and burned in an inert gas atmosphere, preferably in an argon (Ar) gas atmosphere, in a self-combustion reactor. Thereafter, the generated sample is analyzed using X-ray diffraction (hereinafter referred to as XRD).

제3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)을 1:(30∼40)의 몰비로 혼합한 분말을 자체 연소 반응시켜서 얻은 반응 생성물의 X-선 회절 결과를 나타낸 그래프이다. 제3도를 참조하면, 텅스텐(W)과 산화마그네슘(MgO)이 생성됨을 알 수 있다.3 is a powder in which ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg) are mixed in a molar ratio of 1: (30-40) according to a preferred embodiment of the present invention. Is a graph showing the X-ray diffraction results of the reaction product obtained by the self-combustion reaction. Referring to FIG. 3, it can be seen that tungsten (W) and magnesium oxide (MgO) are produced.

이와는 달리, 성형 펠렛을 점화·연소하여 생성된 반응 생성물을 약 20%의 염산(HCl)을 이용하여 침출시킨 후, 거름종이를 이용하여 침전되어 있던 텅스텐(W)을 회수한다. 그리고, 수차례에 걸쳐서 텅스텐(W)을 세척하여 순수 텅스텐(W)을 만들어낸 후, XRD로 분석한다.Alternatively, the reaction product produced by igniting and burning the molded pellets is leached with about 20% hydrochloric acid (HCl), and then tungsten (W) that has been precipitated by using filter paper is recovered. Then, after washing tungsten (W) several times to produce pure tungsten (W), it is analyzed by XRD.

제4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)과 마그네슘(Mg)을 1:(30∼40)의 몰비로 혼합한 분말을 자체 연소 반응시켜서 얻은 반응 생성물을 침출시킨 후의 X-선 회절 결과를 나타낸 그래프이다. 제4도를 참조하면, 제3도에 나타났던 산화마그네슘(MgO)이 침출에 의해 제거되고 최종 생산물로서 텅스텐(W)만이 존재함을 알 수 있다. 또한, 주사전자현미경(SEM)으로 미세 조직을 관찰하면, 반응 생성물의 결정상의 입자는 0.2∼10μm정도의 입도분포를 갖고 있음을 알 수 있다. 또한, 최종 생산물을 원자 흡광분석기로 측정한 결과, 99.948%이상의 고순도 분말임을 확인할 수 있었다.4 is a powder in which ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O.12WO 3 .5H 2 O) and magnesium (Mg) are mixed in a molar ratio of 1: (30-40) according to a preferred embodiment of the present invention. Is a graph showing the results of X-ray diffraction after leaching the reaction product obtained by the self combustion reaction. Referring to FIG. 4, it can be seen that magnesium oxide (MgO) shown in FIG. 3 is removed by leaching and only tungsten (W) is present as a final product. In addition, when the microstructure is observed with a scanning electron microscope (SEM), it can be seen that the crystal phase particles of the reaction product have a particle size distribution of about 0.2 to 10 μm. In addition, the final product was measured by atomic absorption spectrometer, it was confirmed that the high purity powder of more than 99.948%.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 텅스텐(W) 분말의 제조방법에서는, 마그네슘(Mg) 분말을 환원제로 이용하여 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O) 분말을 환원시킨 후 그 부산물로서 얻은 산화마그네슘(MgO)을 약 20%의 염산(HCl)을 이용하여 침출시켜서 텅스텐(W) 분말을 제조한다. 따라서, 기존의 텅스텐(W) 분말의 제조방법에서 요구되는 고온 반응로가 불필요해지고, 제조 공정이 단순해진다. 또한, 자체 발열량에 의해서 반응물의 연소 반응이 자동적으로 진행되므로 에너지 효율이 높고, 발열온도가 매우 높아서 불순물들이 휘발되기 때문에 고순도의 텅스텐(W) 분말을 얻을 수 있다. 게다가, 반응자체가 산화물로부터 시작되기 때문에 텅스텐(W)을 별도로 제련할 필요없이 바로 합성할 수 있고, 대기 중에서도 합성이 가능하다는 잇점이 있다.As mentioned above, in the method for producing tungsten (W) powder according to the present invention, by using magnesium (Mg) powder as the reducing agent, ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O. 12 WO 3 · 5H 2 O ) Powder is reduced and magnesium oxide (MgO) obtained as a by-product is leached with about 20% hydrochloric acid (HCl) to prepare tungsten (W) powder. Therefore, the high temperature reactor required by the conventional method for producing tungsten (W) powder becomes unnecessary, and the manufacturing process is simplified. In addition, since the combustion reaction of the reactant proceeds automatically by the self-heating amount, high-efficiency tungsten (W) powder can be obtained because the energy efficiency is high, and the exothermic temperature is very high, and impurities are volatilized. In addition, since the reaction itself starts from the oxide, it is possible to synthesize the tungsten (W) without the need for smelting separately, and to synthesize it in the air.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (4)

파라텅스텐산 암모늄과 마그네슘을 1:35의 몰비로 혼합하는 단계(S1); 상기 단계(S1)에서 형성된 혼합물을 4~14t의 성형 압력을 가해서 펠렛으로 성형하는 단계(S2); 상기 펠렛을 불활성 가스 분위기가 조성된 자체 연소 반응기 내로 장입하는 단계(S3); 상기 자체 연소 반응기 내에서 상기 펠렛을 연소시키는 단계(S4); 상기 단계(S4)에서 만들어진 연소 생성물을 상기 자체 연소 반응기로부터 취출하는 단계(S5); 20%로 희석시킨 염산(HCL)을 이용하여 상기 연소 생성물을 침출시키는 단계(S6); 상기 단계(S6)에서 침출된 침출물을 여과시키는 단계(S7); 및 상기 단계(S7)에서 여과된 텅스텐(W) 분말을 세척하는 단계(S8)를 포함하는 고순도 텅스텐 분말의 제조방법.Mixing ammonium paratungstate and magnesium in a molar ratio of 1:35 (S1); Molding the mixture formed in the step S1 into pellets by applying a molding pressure of 4 to 14 t (S2); Charging the pellets into a self-combustion reactor having an inert gas atmosphere (S3); Combusting the pellets in the self-burning reactor (S4); Taking out the combustion product made in the step (S4) from the self-combustion reactor (S5); Leaching the combustion product with hydrochloric acid (HCL) diluted to 20% (S6); Filtering the leachate leaching in step S6 (S7); And washing the tungsten (W) powder filtered in the step (S7) (S8). 제1항에 있어서, 상기 파라텅스텐산 암모늄(5(NH4)2O·12WO3·5H2O)이 100 메쉬(mesh)를 통과한 입자 크기 및 99.74% 이상의 순도를 갖는 것을 특징으로 하는 고순도 텅스텐 분말의 제조방법.The high purity of claim 1, wherein the ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O · 12WO 3 · 5H 2 O) has a particle size that passes through 100 mesh and a purity of 99.74% or more. Method for producing tungsten powder. 제1항에 있어서, 상기 불활성 가스 분위기가 아르곤(Ar) 가스 분위기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고순도 텅스텐 분말의 제조방법.The method of claim 1, wherein the inert gas atmosphere is an argon (Ar) gas atmosphere. 제1항에 있어서, 상기 텅스텐(W)분말이 0.2∼10μm의 입도분포 및 99.948%이상의 순도를 갖는 것을 특징으로 하는 고순도 텅스텐(W) 분말의 제조방법.The method for producing high purity tungsten (W) powder according to claim 1, wherein the tungsten (W) powder has a particle size distribution of 0.2 to 10 µm and a purity of 99.948% or more.
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