第一節(jié) 鉬粉的定義
鉬粉是一種重要的無機(jī)礦物。從地質(zhì)學(xué)角度來看,鉬粉就是地球外殼的天然礦物。鉬粉通常是以仲鉬酸銨或經(jīng)煅燒成的MoO3為原料,用氫氣還原制得,是粉末冶金法制備鉬深加工產(chǎn)品的原料。鉬粉的生產(chǎn)工藝及 行業(yè) 發(fā)展空間(立項(xiàng)申請(qǐng))
第二節(jié) 鉬粉生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介
用氫、碳及含碳?xì)怏w以及硅、鋁等都可以將三氧化鉬還原為鉬。只是其他方法難獲得純度高的金屬鉬。氫還原所生成鉬法純度高,適于生產(chǎn)鉬材或鉬基合金。
氫還原三氧化鉬的標(biāo)準(zhǔn)工藝分作三階段:
(1)三氧化鉬被還原成二氧化鉬:MoO3+H2←→MoO2+H2O
這是一個(gè)放熱反應(yīng)。在400~600℃時(shí)平衡條件為PH2O/PH2=5.0×107~1.7×106。盛有MoO3粉的鎳舟在四管馬弗爐內(nèi)緩慢前移,爐溫從400℃上升,在550℃前反應(yīng)結(jié)束,加溫至650℃。排出MoO2粉。若550℃時(shí)反應(yīng)未結(jié)束,易熔中間氧化物會(huì)在550~600℃熔化,使?fàn)t料燒結(jié),還原不充分。
(2)二氧化鉬被還原成鉬粉:這是個(gè)吸熱反應(yīng),盛MoO2的鎳舟在13管爐內(nèi)緩慢前移,爐溫延爐管從650℃上升到950℃,反應(yīng)MoO2+2H2←→Mo + 2H2O平衡中,PH2O/PH2 很?。?645℃為0.234,800℃為0.398,927℃為0.55。所以所通入氫氣要充分干燥、露點(diǎn)-40~50℃作還原劑。
(3)補(bǔ)充還原:為降低第二段產(chǎn)出鉬粉中含氧量。還要在1000~1100℃下對(duì)它補(bǔ)充還原。此種溫度,對(duì)第一、二段所用鎳鉻管和加熱器在空氣中化學(xué)穩(wěn)定性下降。第三段是在充滿氫氣,設(shè)密閉爐殼的管狀爐中進(jìn)行。至此,鉬粉中氧含量?jī)H0.25%~0.3%。
這三段工藝在生產(chǎn)實(shí)施中,又簡(jiǎn)化成:(1)沒有第三段補(bǔ)充氧化。(2)將第一段、第二段在同1臺(tái)十三管爐內(nèi)進(jìn)行。(3)將第一段與仲鉬酸銨分解合在一道工序完成,向仲鉬酸銨分解轉(zhuǎn)爐通入氫氣,此兩反應(yīng)溫度接近,經(jīng)此工藝后,不是產(chǎn)出MoO3,而是直接產(chǎn)出MoO2。不管怎么變化,都離不了上述化學(xué)反應(yīng)的幾個(gè)階段。
通過還原產(chǎn)出的鉬粉,可通過粉冶成型,或電弧爐熔株、電子束熔煉等方法成型。
第三節(jié) 鉬粉的特性與用途
鉬粉分輕質(zhì)鉬粉(PCC)和鉬粉(GCC)兩種。鉬粉的特性是可以人工調(diào)控色澤、粒徑、表面特性、分散度、流變性、觸變性以及晶型等,而且鉬粉化學(xué)純度高,化學(xué)惰性強(qiáng),熱穩(wěn)定性好,在400攝氏度以下不會(huì)分解。另外,鉬粉還具有吸油率低、硬度低、磨耗值小、無毒、無臭、無味,分散性好等優(yōu)點(diǎn)。
由于上述特殊性能,鉬粉的應(yīng)用發(fā)展較快,目前已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,如橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆、油墨、電纜、制藥、化肥、飼料、食品、制糖、紡織、玻璃、陶瓷、衛(wèi)生用品、密封劑、膠粘劑、殺蟲劑和農(nóng)藥載體以及煙道除硫、水處理等環(huán)保方面。輕質(zhì)鉬粉用途與鉬粉有重疊也有不同,主要用于造紙、塑料、人造橡膠、食品、食用色料、醫(yī)藥、黏結(jié)劑和衛(wèi)生用品等領(lǐng)域。近年來,因?yàn)橛匈Y料談及輕質(zhì)鉬粉可增強(qiáng)某些材料的性能,所以它的使用范圍有所增加。
2007年10月中國出口321579公斤的鉬粉,環(huán)比9月的368600公斤下滑。1-10月鉬粉總出口量為358萬公斤。10月份鉬粉進(jìn)口量達(dá)15813公斤,較一月之前進(jìn)口的24774公斤相比下滑。1-10月總進(jìn)口數(shù)量為172219公斤。
鉬粉詢盤減少,終端需求清淡,部分企業(yè)推遲補(bǔ)倉計(jì)劃。不過鉬粉市場(chǎng)供應(yīng)量不大,工廠報(bào)價(jià)高企,上下游拉鋸,目前剛需低價(jià)仍難以采購到優(yōu)質(zhì)貨源,不過短期需求制約,形勢(shì)轉(zhuǎn)變,短期鉬粉價(jià)格恐難以繼續(xù)突破。
第四節(jié) 鉬的現(xiàn)狀
鉬是一種銀白色的堅(jiān)硬金屬,具備一身耐主的好本領(lǐng),其溶點(diǎn)高達(dá)2620℃,是一種珍貴的稀有高熔點(diǎn)金屬及重要的戰(zhàn)略性物質(zhì)。
鉬以多種形態(tài)存在,一般將鉬產(chǎn)品分為:鉬爐料新產(chǎn)品(鉬精礦、氧化鉬、鉬鐵),鉬化工新產(chǎn)品(鉬酸銨、鉬酸鈉、鉬酸鋇),鉬金屬制品(鉬粉、鉬條、鉬板、鉬棒、鉬絲、鉬異件)。
鋼鐵工業(yè)是鉬的消費(fèi)大戶,主要作為生產(chǎn)合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼和合金鑄鐵等的重要合金元素,作為鋼鐵 行業(yè) 的添加劑有金屬鉬條、鉬鐵和鉬酸鈣。鋼中含鉬量低于1%時(shí),用工業(yè)氧化鉬塊;當(dāng)鋼中鉬含量高于1%時(shí),常用鉬鐵、耐熱合金和耐腐蝕合金中都添加了1%-2%的鉬,鉬含量越高耐腐蝕性越好,作此種添加劑一般使用金屬鉬。鉬及其合金具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、低熱膨脹系數(shù)、耐高性、低蒸氣壓、耐磨性、耐腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定等特性。
盡管鉬主要應(yīng)用于鋼鐵 行業(yè) ,但由于鉬本身具有多種特性,它在其它合金領(lǐng)域及化工領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷擴(kuò)大。當(dāng)今,金屬鉬、鉬合金和鉬的化合物廣泛地用于航空航天、軍事工業(yè)、核工業(yè)等現(xiàn)代技術(shù)的很多領(lǐng)域中。例如,鉬可用于火箭、導(dǎo)彈部件,如噴嘴、發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)廨喥_壓發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、火焰導(dǎo)向器及燃燒室等。在液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛使用金屬鉬和鉬合金(如Mo-0.5Ti-0.08Zr)作燃燒室、喉部管套筒。特別是宇宙飛船發(fā)射和返回通過大氣層時(shí),由于速度非常快,暴露于空氣中的部件度高達(dá)1482-1464℃,因而采用鉬做蒙皮、噴管、火焰擋板、翼面及導(dǎo)向葉片等。鉬具有熱中子捕獲截面較小,有持久強(qiáng)度,對(duì)核燃料的穩(wěn)定性能和抵抗液體金屬的腐蝕等特性,故用作核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料,如隔熱屏等。
鉬之所以被稱為“戰(zhàn)爭(zhēng)金屬”。原因很簡(jiǎn)單:把鉬加到鋼里,鋼的強(qiáng)度、韌性及及耐高、抗腐蝕的本領(lǐng)都會(huì)得到很大的提高。早在上世紀(jì)一戰(zhàn)時(shí)期,鉬的合金鋼就被廣泛應(yīng)用于制造槍炮筒、裝板、坦克和其他武器裝備,因?yàn)闃屌谕瑥椝幋蚪坏溃粓?jiān)硬強(qiáng)韌、不抗腐蝕是根本不行的。直到現(xiàn)在,鉬仍是重要的戰(zhàn)備物資,全世界大部分的鉬仍被用來制造槍炮、裝甲車、坦克等戰(zhàn)爭(zhēng)武器。并且隨著時(shí)代的進(jìn)步,鉬還被廣泛應(yīng)用于航空航天、核工業(yè)等國防軍工領(lǐng)域,可以看出,把鉬稱為“戰(zhàn)爭(zhēng)金屬”是再合適不過的了。
鉬是一種稀缺性較強(qiáng)的戰(zhàn)備金屬,國家從 行業(yè) 準(zhǔn)入、生產(chǎn)總量控制、出口配額、稅收等各方面制定了完善的產(chǎn)業(yè)策,該等策有效保障了鉬礦的有序開采、保護(hù)了目漸稀少的鉬資源,維護(hù)了鉬及其制品的市場(chǎng)價(jià)格穩(wěn)定,有力促進(jìn)了鉬 行業(yè) 的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。
無論是國家策力度還是在現(xiàn)實(shí)中,我國鉬礦資源整合的步伐正在一步步加快。在整合力度方面,鉬 行業(yè) 雖不及稀土、鎢、銻等 行業(yè) ,但這只是時(shí)間及先后的問題,民族證券認(rèn)為,一切戰(zhàn)略性稀缺金屬的整合力度都將向稀土 行業(yè) 看齊。到那時(shí),國內(nèi)的一些中小型鉬礦山將會(huì)逐漸的退出歷史舞臺(tái),資源供應(yīng)將會(huì)更加趨于集中。 行業(yè) 準(zhǔn)入所帶來的不僅僅是這些企業(yè)的退出,更是資源話語權(quán)的集中。毫無疑問,產(chǎn)業(yè)策的推出將為國內(nèi)鉬 行業(yè) 保駕護(hù)航。
第五節(jié) 鉬 行業(yè) 迎來新的發(fā)展空間
(1)鉬在石油及化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用。鉬具有優(yōu)良的耐酸和耐其他金屬腐蝕的性能,可用于制作真空管、熱交換器、重蒸鍋、油罐襯里、各種酸堿容器、儲(chǔ)罐等化工設(shè)備材料。MoO3、MoS2及有機(jī)鉬等形式的化合物是石油化工和化學(xué)工業(yè)中一類非常重要的催化劑和催化活化劑,常用于氧化-還原反應(yīng)、有機(jī)合成、石油加氫精制、合成氨、有機(jī)裂解等方面,特別是含鉬催化劑在石油加工工業(yè)具有重要的位置。鉬在石油裂化與重整中起著重要的作用,是一種理想的電子供體和載體。
(2)鉬在薄膜太陽能電池、光伏材料方面的應(yīng)用。太陽能電池、光伏材料是非常有前景的技術(shù),但是長(zhǎng)久以來太陽能的轉(zhuǎn)化率不高。影響CdTe裝置發(fā)展的制約因素之一是絕大多數(shù)金屬薄膜不能形成與它本身的電阻連接。如果使用鉬薄膜或二硫化鉬薄膜不但與玻璃基底結(jié)合好而且轉(zhuǎn)化率也可以提高,對(duì)推廣太陽能電池、光伏材料的應(yīng)用有重要意義。
(3)鉬在核能領(lǐng)域的應(yīng)用。核能設(shè)備包含許多重要級(jí)部件和管道,均需要使用大量鉬鋼(如冷凝合金管含鉬4%-5%)。新建一個(gè)100萬千瓦的反應(yīng)堆需要約180-230噸鉬。同時(shí),對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的升級(jí),也將拉動(dòng)鉬消費(fèi),如用含鉬3%-3.5%的S32205鋼替代普通不銹鋼冷卻水管,以提高耐腐蝕性。
鉬的消費(fèi)大戶來自鋼鐵 行業(yè) 只是傳統(tǒng)的觀念,鉬及其化合物在新興領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值市場(chǎng)還會(huì)發(fā)掘。在這些 行業(yè) 的發(fā)展帶動(dòng)下,鉬 行業(yè) 也將迎來新的發(fā)展空間。
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