Способ получения карбида вольфрама Советский патент 1992 года по МПК C01B31/34 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу переработки вольфрамсодержащего сырья на карбид вольфрама, и может быть использовано при получении защитных покрытий, в частности для электроискрового легирования поверхности.

В настоящее время карбид вольфрама получают из его оксида - продукта переработки вольфрамсодержащего сырья. Существующие технологические схемы разложения вольфрамсодержащего сырья растворами щелочей или спеканием с содой характеризуются переводом примесей в растворимые формы и необходимостью очистки по сложной многостадийной схеме, что увеличивает объемы перерабатываемых растворов, и, соответственно, потери вольфрама. Эффективность всей технологической нитки невысока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения карбида вольфрама из вольфрамсодержащего сырья в присутствии оксида кремния и углерода, преимущественно сажи, при 800-1600° С в течение 0.5-8 ч.

Недостатком известного способа получения карбида вольфрама является снижение выхода продукта и степени его чистоты по примесям при использовании в качестве

ы ю

исходного сырья шеелитового концентрата, основного продукта технологии обогащения вольфрамсодержащей руды, Стопроцентный шеелит - исходный компонент шихты в известном способе не получают в промышленном масштабе. Он может быть выделен в сравнительно небольших количествах лишь лабораторными методами, например выборкой под микроскопом.

Использование шеелитового концентрата в качестве исходного сырья вместо чистого шеелита в известном способе создает дополнительные трудности по очистке готового продукта от примесей, подобной процессу гидрометаллургической очистки вольфрамового концентрата, что приводит к снижению выхода продукта за счет потерь при очистке и. частичному растворению мелкодисперсного карбида вольфрама в ряде

кислот.

V.

Кроме того, прямое восстановление вольфрамсодержащего сырья в присутствии ряда примесных элементов, например серы и фосфора, приводит к ухудшению качества продукта по промесям и снижению его технологических характеристик.

Предварительная ликвационная злект- роплавка шеелитового концентрата в предлагаемом способе позволяет избежать этих трудностей, так как отделение примесей в шлак проходит до карбидизации, а получаемый продукт не требует никакой дополнительной очистки,

Известна операция электроплавки вольфрамсодержащего сырья с содой и кремнеземом при 1400-1450° С.

Целью изобретения является увеличение выхода карбида вольфрама и его чистоты.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем термическое разложение вольфрамсодержащего продукта в присутствии сажи, исходное сырье предварительно смешиваюта с карбонатом натрия и диоксидом кремния при соотношении 1,0:0,45:0,17 соответственно, . смесь термообрабатывают при 1400-1450° С, а термическое разложение вольфрамсодержащего полученного продукта с .сажей проводят в вакууме в две стадии:

при 1000-1050° С в течение 3-3,5 ч;

при 1400-1450° С в течение 2-2,5 ч, поддерживая при этом скорость нагрева между стадиями в пределах 4-6 град/мин.

П р и м & р. Шихту из вольфрамсодержащего сырья, карбоната натрия и диоксида кремния, взятых в соотношении 1,0:0,45:0,17 плавят при 1450°С. Расход карбоната натрия составил 160-165% от стехи- ометрического, а соотношение CaO/Si02 в

шихте - 1,23. Продукт плавки состоит из двух несмешивающихся слоев: верхнего - силикатного и нижнего - вольфрамата натрия. 10,0 г Выделенного вольфрамата натрия тщательно перемешивают с 1,79 г сажи. Подготовленную смесь нагревают в вакуумной печи в первые 3 ч 15 мин при 1050° С, а последующие2 ч 15мин при 1425° С, поддерживая при этом скорость нагрева

от 1050 до 1450° С 5 град/мин. В результате карбидизации металлического вольфрама.а полученного на первой стадии синтеза, получают карбид вольфрама (WC) по данным рентгенофазового и химического анализа.

Выход составляет 97%.

По данным химического анализа содержание основных примесей в карбиде вольфрама следующее, %: SI02 0.02; (As+P) 0.01; 50,01%; FeO,05,

Результаты представлены в табл.1 и 2.

Изтаблир. видно, что оптимальными ус- ловиями синтеза карбида вольфрама являются термообработка в вакууме при 1000-1-050° С в течение 3,0-3,5 ч, затем при

1400-1450° С в.течение 2,0-2,5 ч. Подъем температуры со скоростью 4-6 град/мин обусловлен избежанием потерь, связанных с возгонкой непрореагировавшего вольфрамата натрия.

Таким образом, использование известного способа при переработке вольфрамсодержащего сырья, более низкого качества по примесям (шеелитовый концентрат), не обеспечивает получение продукта высокого

качества, очистка продукта не только усложняет аппаратурно-технологическую схему получения, но и увеличивает потери продукта, и получение качественного продукта с хорошим выходом невозможно известным

способом при использовании низкосортного сырья,

Кроме того, изобретение позволяет расширить сырьевую базу способа за счет использования в качестве минерального

сырья как низкосортного шеелитового концентрата, так и гюбнеритового концентрата.

Формула изобретения Способ получения карбида вольфрама.

включающаий термическое разложение вольфрамсодержащего продукта в присутствии сажи, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода карбида вольфрама и его чистоты, в качестве вольфрамсодержащего продукта используют продукт плавки при 1400-1450° С шеелитового концентрата в смеси с карбонатом натрия и диоксидом кремния при отношении указанных компонентов 1,0:0,45:0,17, а термическое разложение его ведут в вакууме в две

стадии:сначала при 1000-1050° С в течение 3-3,5 ч и затем при 1400-1450° С в течение

2,0-2,5 ч. осуществляя нагрев между стадиями со скоростью 4-6 град/мин,

Таблица 1

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при получении защитных покрытий на метэллах. По способу получения карбида вольфрама смешивают меелитовый концентрат с карбонатом натрия и диоксидом кремния .при соотношении указанных компонентов 1,0:0,45:0,17, полученную смесь плавят при 1400-1450° С с последующим отделением вольфрамсодержащего продукта от шлака, который затем смешивают с сажей и подвергают термическому разложению в вакууме в 2 стадии: сначала при 1000- 1050° С в течение 3-3,5 ч и затем при 1400- 1450° С в течение 2,0-2,5 ч, осуществляя нагрев между стадиями со скоростью 4-6 град/мин. Изобретение позволяет увеличить выход карбида вольфрама до 97-98%, содержание примесей в нем не превышает 0,05%, а также использовать вместо чистого меелита низкосортный меелитовый и гюбнеритовый концентраты, при этом исключается необходимость усложнения аппаратурного оформления процесса для дополнительной их очистки. 2 табл. (Л

Скорость нагрева, град/мин

4 6 8

10

Таблица 2

Выход, % (2-я стадия термо- обр.)

97 (значительное увеличение времени термообработки) 97 97 90 81