2.1.2. Термический анализ восстановления кислородных соединений вольфрама и молибдена

Металлотермическое восстановление оксида вольфрама, молибдена и шеелитового концентрата исследовано с применением методов дифференциального термического анализа (ДТА) и термогравиметрии (ТГ). Изучали физико-химические превращения в системах WO₃–Al, CaWO₄–Al, WO₃–Mg, CaWO₄–Mg, MoO₃–Mg. Соотношение оксидов и металлов-восстановителей в системах выдерживали равным 1 : 0,25. Образцы нагревали до 1000 ºС со скоростью 10 ºС/мин в атмосфере аргона. Эталонный образец – Al₂O₃. На рис. 3.9 приведены термограммы взаимодействия кислородных соединений вольфрама с алюминием, из которых следует, что по мере нагрева в образцах происходят последовательные превращения. На кривых дифференциального термического анализа (ДТА) в области 640 – 660 ºС отмечается эндотермический эффект, отвечающий плавлению алюминия. Далее на кривых ДТА наблюдается растянутый, ассиметричный экзотермический эффект при 750 – 950 ºС. Такой характер кривой свидетельствует о постепенном развитии взаимодействия кислородных соединений вольфрама с алюминием, в отсутствие окислительной атмосферы, максимум которого достигается при 900 – 950 ºС. Анализ кривой ТГ показывает, что взаимодействие компонентов исследуемых систем сопровождается прогрессирующим окислением алюминия, а соответствующее увеличение массы выше 800 ºС свидетельствует о полноте окисления (рис. 3.9).

Изучен характер взаимодействия кислородных соединений вольфрама с магнием. Термограммы приведены на рис. 2.10. на дифференциальной кривой зафиксирован интенсивный экзотермический эффект при 600 – 700 ºС, появление которого связано с химическим взаимодействием между оксидом и магнием. При этом взаимодействие между компонентами начинается до плавления магния (t_пл = 651 ºС), протекает с высокой скоростью, сопровождается мощным экзотермическим эффектом с началом при 580 ºС, соответствующим взаимодействию компонентов по взрывной кинетике. Из результатов термического анализа следует, что взаимодействие магния с оксидами вольфрама и молибдена протекает более интенсивно, чем взаимодействие алюминия. При этом магний реагирует с оксидами при более низкой температуре (580 – 700 ºС), чем алюминий (750 – 900 ºС). Это указывает на высокую реакционную способность магния по отношению к оксидам вольфрама и молибдена.

Рис. 2.9. Термограммы взаимодействия кислородных соединений вольфрама с алюминием: а – WO₃–Al; б – CaWO₄–Al

Рис. 2.10. Термограммы взаимодействия кислородных соединений вольфрама с магнием: а – WO₃–Mg; б – CaWO₄ –Mg; в – MoO₃–Mg

2.2. Порядок выполнения работы

1. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз.

2. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз в ионных расплавах.

3. Выбрать соли (система из нескольких солей) для использования в качестве среды при металлотермии.

4. Рассчитать шихту для получения порошков Mo или W с учетом выбранной системы солей и восстановителя (Mg или Al).

5. Взвесить на весах соли, шеелитовый концентрат, порошок магния и алюминия.

6. Расплавить соль в тигле (900^о С) и добавить шеелитовый концентрат.

7. Перемешать и после растворения концентрата добавить заданное количество магния или алюминия.

8. После заданной выдержки извлечь тигель из печи и охладить до комнатной температуры.

9. Отмыть водой полученный порошок и определить процент выхода годного при изменении температуры перегрева солевого расплава, количества и типа восстановителя по отношению к массе концентрата.

8. Оценить коэффициент извлечения конечной продукции.

7. Оформить отчет.