專利名稱：一種低鐵鉬粉的制備方法
技術領域：
本發明屬于稀有金屬粉末冶金技術領域，具體涉及ー種低鐵鑰粉的制備方法。
背景技術：
金屬鑰是重要的難熔金屬，具有卓越的高溫強度和導電導熱性能，其化學性質穩定，耐腐蝕，是ー種環境友好材料，在高溫爐、電子及半導體器件、光電材料、濺射靶材及噴涂等領域有重要的應用。作為金屬材料原料的鑰粉，對鑰制品性能及加工等有舉足輕重的影響，降低鑰粉中的鐵、鎳、鉻等金屬雜質是提高鑰金屬性能的重要保證。鐵在鑰材料中會降低鑰金屬的導熱系數并可能會増大電子發射系數，因此在光電材料、靶材等應用領域中，鐵含量越小鑰金屬的性能越優良。降低鑰粉中的Fe含量，是提高鑰粉的產品質量，擴大鑰產品用途的重要途徑。目前的エ業生產中通常采用降低鑰酸銨、三氧化鑰等原料的雜質來降低鑰粉中的Fe含量，但是由于鑰酸銨、三氧化鑰轉化為鑰粉后雜質的富集作用，鑰粉中Fe含量的降低是有限度的；另外，エ業生產中也可以通過金屬熔煉エ藝來降低鑰材料的Fe含量，但該エ藝的制備過程繁雜、生產成本高昂、對除雜設備要求嚴苛，不適合エ業化大規模生產。現有的エ業生產中通常選取Fe含量為Ippm 2ppm的鑰原料制備低鐵鑰粉，然而采用現行エ藝制備的鑰粉中Fe含量在15ppm以上，Fe會顯著降低鑰粉的導熱系數并增大其電子發射系數，因此該鑰粉用作光電材料、靶材等材料的性能較差
發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種低鐵鑰粉的制備方法。該方法易于控制、操作簡便、安全可靠，適合エ業化批量生產；采用該方法制備的鑰粉形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，雜質相不易進入晶格，Fe的質量含量僅為6ppm 9ppm,適用于光電材料、派射祀材及噴涂等領域。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是ー種低鐵鑰粉的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、將Fe質量含量為Ippm 2ppm的三氧化鑰粉體裝入料舟，在一次還原爐的還原溫區對料舟中的三氧化鑰粉體進行一次氫氣還原，然后將料舟置于一次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到一次還原產物ニ氧化鑰；所述一次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為400°C 430°C，第二溫區的還原溫度為500°C 530°C，第三溫區的還原溫度為570 600°C，各溫區的還原時間均為Ih I. 5h ;所述一次氫氣還原過程中控制氫氣流量與三氧化鑰粉體進料速率的比值為O. 5 O. 7，其中，所述氫氣流量的單位為Nm3/h，所述三氧化鑰粉體進料速率的單位為kg/h ;所述氫氣的露點為1°C 15°C ；步驟ニ、將步驟一中裝有ニ氧化鑰的料舟推入二次還原爐中，在二次還原爐的還原溫區對料舟中的ニ氧化鑰進行二次氫氣還原，然后將料舟置于二次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到二次還原產物粗制鑰粉；所述二次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為880°C 910°C，第二溫區的還原溫度為940°C 960°C，第三溫區的還原溫度為980°C 1010°C，各溫區的還原時間均為2h 2. 5h ;所述二次氫氣還原過程中控制氫氣流量與ニ氧化鑰進料速率的比值為O. 6 O. 8，其中，所述氫氣流量的單位為Nm3/h，所述ニ氧化鑰進料速率的單位為kg/h ;所述氫氣的露點為_60°C _40°C ；
步驟三、將步驟ニ中所述粗制鑰粉過300目篩，得到低鐵鑰粉；所述低鐵鑰粉中Fe的質量含量為6ppm 9ppm。上述的ー種低鐵鑰粉的制備方法，其特征在于，步驟一中所述三氧化鑰粉體的質量純度> 99. 95%，平均粒度為100 μ m 400 μ m。上述的ー種低鐵鑰粉的制備方法，其特征在于，步驟ニ和步驟三中所述料舟均為質量純度> 98%的鑰質料舟。本發明與現有技術相比具有以下優點(I)本發明易于控制、操作簡便、安全可靠，適合エ業化批量生產；(2)本發明通過選擇適當Fe含量的鑰原料，并對還原エ藝進行最佳優化，使三氧化鑰還原為鑰粉的過程中反應平穩可控，給每一歩還原產物的生長提供良好的環境，一次還原產物ニ氧化鑰以及二次還原產物鑰粉均得到了平衡、有序地生長，形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，雜質相不易進入晶格中，因此制備的鑰粉中Fe的質量含量僅為6ppm 9ppm,適用于光電材料、派射祀材及噴涂等領域。下面結合附圖和實施例對本發明作進ー步詳細說明。


圖I為本發明實施例I制備的低鐵鑰粉的掃描電鏡照片。圖2為本發明實施例I制備的ニ氧化鑰的掃描電鏡照片。圖3為現有的濺射靶材用原料鑰粉的掃描電鏡照片。
具體實施例方式實施例I本實施例的低鐵鑰粉的制備方法包括以下步驟步驟一、將質量純度彡99. 95%，平均粒度為250 μ m，Fe質量含量為Ippm的三氧化鑰粉體裝入質量純度> 98%的鑰質料舟中，在一次還原爐的還原溫區對料舟中的三氧化鑰粉體進行一次氫氣還原，一次氫氣還原結束后將料舟置于一次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到一次還原產物ニ氧化鑰；所述一次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為400°C，第二溫區的還原溫度為500°C，第三溫區的還原溫度為600°C，各溫區的還原時間均為Ih ;所述三氧化鑰粉體的進料速率為2. 4kg/h ;所述一次還原爐中的氫氣流量為1.5Nm3/h，氫氣露點為10°C ;所述氫氣流量與所述三氧化鑰粉體進料速率的比值為O. 625 ；步驟ニ、將步驟一中裝有ニ氧化鑰的料舟推入二次還原爐中，在二次還原爐的還原溫區對料舟中的ニ氧化鑰進行二次氫氣還原，二次氫氣還原結束后將料舟置于二次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到二次還原產物粗制鑰粉；所述二次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為900°C，第二溫區的還原溫度為950°C，第三溫區的還原溫度為1000°C，各溫區的還原時間均為2h ;所述ニ氧化鑰的進料速率為2. Okg/h ；所述二次還原爐中的氫氣流量為I. 5Nm3/h，氫氣露點為-40°C;所述氫氣流量與所述ニ氧化鑰進料速率的比值為O. 75 ；步驟三、將步驟ニ中所述粗制鑰粉過300目篩，得到低鐵鑰粉。本實施例制備的低鐵鑰粉的掃描電鏡照片如圖I所示，一次還原產物ニ氧化鑰的掃描電鏡照片如圖2所示，現有濺射靶材用鑰粉的掃描電鏡照片如圖3所示。由圖中可知，現有濺射靶材用原料鑰粉的形貌各異，粒度不均，尺寸分散性大，雜質相很容易進入晶格中不易除去，經檢測該現有濺射靶材用原料鑰粉中Fe的質量含量為15ppm ;而本發明通過對原料的選取和エ藝的優化，制備的ニ氧化鑰和鑰粉的形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，雜質相不易進入晶格；本實施例制備的鑰粉中Fe的質量含量僅為6ppm。 實施例2本實施例的低鐵鑰粉的制備方法包括以下步驟步驟一、將質量純度彡99. 95%，平均粒度為290 μ m，Fe質量含量為2ppm的三氧化鑰粉體裝入質量純度> 98%的鑰質料舟，在一次還原爐的還原溫區對料舟中的三氧化鑰粉體進行一次氫氣還原，一次氫氣還原結束后，將料舟置于一次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到一次還原產物ニ氧化鑰；所述一次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為420°C，第二溫區的還原溫度為520°C，第三溫區的還原溫度為580°C，各溫區的還原時間均為I. 5h ;所述三氧化鑰的進料速率為3kg/h ;所述一次還原爐中的氫氣流量為I. 5Nm3/h，氫氣露點為6°C;所述氫氣流量與所述三氧化鑰粉體進料速率的比值為
O.5 ；步驟ニ、將步驟一中裝有ニ氧化鑰的料舟推入二次還原爐中，在二次還原爐的還原溫區對料舟中的ニ氧化鑰進行二次氫氣還原，二次氫氣還原結束后，將料舟置于二次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到二次還原產物粗制鑰粉；所述二次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為900°C，第二溫區的還原溫度為950°C，第三溫區的還原溫度為980°C，各溫區的還原時間均為2h ;所述三氧化鑰的進料速率為2. 5kg/h,所述二次還原爐中的氫氣流量為2. 0Nm3/h,氫氣露點為_50°C ;所述氫氣流量與所述ニ氧化鑰進料速率的比值為O. 8 ；步驟三、將步驟ニ中所述粗制鑰粉過300目篩，得到低鐵鑰粉。本實施例制備的低鐵鑰粉形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，Fe的質量含量為7ppm0實施例3本實施例的低鐵鑰粉的制備方法包括以下步驟步驟一、將質量純度彡99. 95%，平均粒度為350 μ m，Fe質量含量為2ppm的三氧化鑰粉體裝入質量純度> 98%的鑰質料舟，在一次還原爐的還原溫區對料舟中的三氧化鑰粉體進行一次氫氣還原，一次氫氣還原結束后，將料舟置于一次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到一次還原產物ニ氧化鑰；所述一次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為400°C，第二溫區的還原溫度為500°C，第三溫區的還原溫度為600°C，各溫區的還原時間均為I. 5h ;所述三氧化鑰的進料速率為2kg/h ;所述一次還原爐中的氫氣流量為1.4Nm3/h，氫氣露點為1°C;所述氫氣流量與所述三氧化鑰粉體進料速率的比值為
0.7 ；步驟ニ、將步驟一中裝有ニ氧化鑰的料舟推入二次還原爐中，在二次還原爐的還原溫區對料舟中的ニ氧化鑰進行二次氫氣還原，二次氫氣還原結束后，將料舟置于二次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到二次還原產物粗制鑰粉；所述二次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為910°C，第二溫區的還原溫度為960°C，第三溫區的還原溫度為1010°C，各溫區的還原時間均為2. 5h ;所述ニ氧化鑰的進料速率為 1.5kg/h ;所述二次還原爐中的氫氣流量為I. 2Nm3/h，氫氣露點為_55°C;所述氫氣流量與所述ニ氧化鑰進料速率的比值為O. 8 ；步驟三、將步驟ニ中所述粗制鑰粉過300目篩，得到低鐵鑰粉。本實施例制備的低鐵鑰粉形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，Fe的質量含量為7ppm0實施例4本實施例的低鐵鑰粉的制備方法包括以下步驟步驟一、將質量純度彡99. 95%，平均粒度為100 μ m，Fe質量含量為Ippm的三氧化鑰粉體裝入質量純度> 98%的鑰質料舟，在一次還原爐的還原溫區對料舟中的三氧化鑰粉體進行一次氫氣還原，一次氫氣還原結束后，將料舟置于一次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到一次還原產物ニ氧化鑰；所述一次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為430°C，第二溫區的還原溫度為530°C，第三溫區的還原溫度為570°C，各溫區的還原時間均為Ih ;所述三氧化鑰的進料速率為5kg/h ;所述一次還原爐中的氫氣流量為2. 5Nm3/h，氫氣露點為9°C ;所述氫氣流量與所述三氧化鑰粉體進料速率的比值為O. 5 ；步驟ニ、將步驟一中裝有ニ氧化鑰的料舟推入二次還原爐中，在二次還原爐的還原溫區對料舟中的ニ氧化鑰進行二次氫氣還原，二次氫氣還原結束后，將料舟置于二次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到二次還原產物粗制鑰粉；所述二次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為880°C，第二溫區的還原溫度為940°C，第三溫區的還原溫度為980°C，各溫區的還原時間均為2h ;所述ニ氧化鑰的進料速率為4kg/h ；所述二次還原爐中的氫氣流量為2. 4Nm3/h，氫氣露點為-60°C ;所述氫氣流量與所述ニ氧化鑰進料速率的比值為O. 6 ;步驟三、將步驟ニ中所述粗制鑰粉過300目篩，得到低鐵鑰粉。本實施例制備的低鐵鑰粉形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，Fe的質量含量為8ppm0實施例5本實施例的低鐵鑰粉的制備方法包括以下步驟步驟一、將質量純度彡99. 95%，平均粒度為400 μ m，Fe質量含量為2ppm的三氧化鑰粉體裝入質量純度> 98%的鑰質料舟，在一次還原爐的還原溫區對料舟中的三氧化鑰粉體進行一次氫氣還原，一次氫氣還原結束后，將料舟置于一次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到一次還原產物ニ氧化鑰；所述一次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為400°C，第二溫區的還原溫度為530°C，第三溫區的還原溫度為600°C，各溫區的還原時間均為I. 5h ;所述三氧化鑰的進料速率為3kg/h ;所述一次還原爐中的氫氣流量為I. 8Nm3/h，氫氣露點為5°C ;所述氫氣流量與所述三氧化鑰粉體進料速率的比值為
O.6 ；步驟ニ、將步驟一中裝有ニ氧化鑰的料舟推入二次還原爐中，在二次還原爐的還原溫區對料舟中的ニ氧化鑰進行二次氫氣還原，二次氫氣還原結束后，將料舟置于二次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到二次還原產物粗制鑰粉；所述二次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為910°C，第二溫區的還原溫度為940°C，第三溫區的還原溫度為980°C，各溫區的還原時間均為2h ;所述ニ氧化鑰的進料速率為2. 2kg/h ;所述二次還原爐中的氫氣流量為I. 6Nm3/h，氫氣露點為-50°C;所述氫氣流量與所述ニ氧化鑰進料速率的比值為O. 73 ；
步驟三、將步驟ニ中所述粗制鑰粉過300目篩，得到低鐵鑰粉。本實施例制備的低鐵鑰粉形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，Fe的質量含量為8ppm0實施例6本實施例的低鐵鑰粉的制備方法包括以下步驟步驟一、將質量純度彡99. 95%，平均粒度為400 μ m，Fe質量含量為2ppm的三氧化鑰粉體裝入質量純度> 98%的鑰質料舟，在一次還原爐的還原溫區對料舟中的三氧化鑰粉體進行一次氫氣還原，一次氫氣還原結束后，將料舟置于一次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到一次還原產物ニ氧化鑰；所述一次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為430°C，第二溫區的還原溫度為500°C，第三溫區的還原溫度為600°C，各溫區的還原時間均為I. 5h ;所述三氧化鑰的進料速率為4kg/h ;所述一次還原爐中的氫氣流量為2. 8Nm3/h，氫氣露點為15°C ;所述氫氣流量與所述三氧化鑰粉體進料速率的比值為 O. 7;步驟ニ、將步驟一中裝有ニ氧化鑰的料舟推入二次還原爐中，在二次還原爐的還原溫區對料舟中的ニ氧化鑰進行二次氫氣還原，二次氫氣還原結束后，將料舟置于二次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到二次還原產物粗制鑰粉；所述二次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為880°C，第二溫區的還原溫度為960°C，第三溫區的還原溫度為1010°C，各溫區的還原時間均為2. 5h ;所述ニ氧化鑰的進料速率為
2.8kg/h ;所述二次還原爐中的氫氣流量為2. 0Nm3/h，氫氣露點為_55°C;所述氫氣流量與所述ニ氧化鑰進料速率的比值為O. 71 ；步驟三、將步驟ニ中所述粗制鑰粉過300目篩，得到低鐵鑰粉。本實施例制備的低鐵鑰粉形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，Fe的質量含量為9ppm0實施例7本實施例的低鐵鑰粉的制備方法包括以下步驟步驟一、將質量純度彡99. 95%，平均粒度為300 μ m，Fe質量含量為2ppm的三氧化鑰粉體裝入質量純度> 98%的鑰質料舟，在一次還原爐的還原溫區對料舟中的三氧化鑰粉體進行一次氫氣還原，一次氫氣還原結束后，將料舟置于一次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到一次還原產物ニ氧化鑰；所述一次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為400°C，第二溫區的還原溫度為500°C，第三溫區的還原溫度為600°C，各溫區的還原時間均為I. 5h ;所述三氧化鑰的進料速率為8kg/h ;所述一次還原爐中的氫氣流量為5. 0Nm3/h，氫氣露點為15°C ;所述氫氣流量與所述三氧化鑰粉體進料速率的比值為 O. 625 ；步驟ニ、將步驟一中裝有ニ氧化鑰的料舟推入二次還原爐中，在二次還原爐的還原溫區對料舟中的ニ氧化鑰進行二次氫氣還原，二次氫氣還原結束后，將料舟置于二次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到二次還原產物粗制鑰粉；所述二次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為880°C，第二溫區的還原溫度為960°C，第三溫區的還原溫度為1000°C，各溫區的還原時間均為2. 5h ;所述ニ氧化鑰的進料速率為6kg/h ;所述二次還原爐中的氫氣流量為4. 8Nm3/h,氫氣露點為_55°C;所述氫氣流量與所述ニ氧化鑰進料速率的比值為O. 8 ；步驟三、將步驟ニ中所述粗制鑰粉過300目篩，得到低鐵鑰粉。 本實施例制備的低鐵鑰粉形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，Fe的質量含量為9ppm0以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制。凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.ー種低鐵鑰粉的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、將Fe質量含量為Ippm 2ppm的三氧化鑰粉體裝入料舟,在一次還原爐的還原溫區對料舟中的三氧化鑰粉體進行一次氫氣還原，然后將料舟置于一次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到一次還原產物ニ氧化鑰；所述一次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為400°C 430°C，第二溫區的還原溫度為500°C 530°C，第三溫區的還原溫度為570 600°C,各溫區的還原時間均為Ih I. 5h ;所述一次氫氣還原過程中控制氫氣流量與三氧化鑰粉體進料速率的比值為O. 5 O. 7，其中，所述氫氣流量的單位為Nm3/h,所述三氧化鑰粉體進料速率的單位為kg/h ;所述氫氣的露點為1°C 15°C ； 步驟ニ、將步驟一中裝有ニ氧化鑰的料舟推入二次還原爐中，在二次還原爐的還原溫區對料舟中的ニ氧化鑰進行二次氫氣還原，然 后將料舟置于二次還原爐的冷卻區中冷卻至25°C室溫，在料舟中得到二次還原產物粗制鑰粉；所述二次氫氣還原為三溫區還原制度，第一溫區的還原溫度為880°C 910°C，第二溫區的還原溫度為940°C 960°C，第三溫區的還原溫度為980°C 1010°C，各溫區的還原時間均為2h 2. 5h ;所述二次氫氣還原過程中控制氫氣流量與ニ氧化鑰進料速率的比值為O. 6 O. 8，其中，所述氫氣流量的單位為Nm3/h，所述ニ氧化鑰進料速率的單位為kg/h ;所述氫氣的露點為_60°C _40°C ； 步驟三、將步驟ニ中所述粗制鑰粉過300目篩，得到低鐵鑰粉；所述低鐵鑰粉中Fe的質量含量為6ppm 9ppm。
2.根據權利要求I所述的ー種低鐵鑰粉的制備方法，其特征在于，步驟一中所述三氧化鑰粉體的質量純度> 99. 95%，平均粒度為100 μ m 400 μ m。
3.根據權利要求I所述的ー種低鐵鑰粉的制備方法，其特征在于，步驟ニ和步驟三中所述料舟均為質量純度> 98%的鑰質料舟。
全文摘要
本發明提供了一種低鐵鉬粉的制備方法，包括以下步驟一、將三氧化鉬粉體置于一次還原爐中進行一次氫氣還原反應，生成二氧化鉬；二、將二氧化鉬置于二次還原爐中進行二次氫氣還原反應，生成粗制鉬粉；三、將粗制鉬粉過篩，得到低鐵鉬粉。本發明制備工藝易于控制、操作簡便、安全可靠，適合工業化批量生產；采用本發明制備的鉬粉形貌規則，粒度均勻，尺寸分散性小，雜質相不易進入鉬晶格內，鉬粉中Fe質量含量僅為6ppm～9ppm，適用于光電材料、濺射靶材及噴涂等領域。
文檔編號B22F9/22GK102728845SQ201210237150
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者劉俊懷, 李晶, 王仙琴, 趙虎 申請人:金堆城鉬業股份有限公司