Мазмұны

1.7 Металдық вольфрам мен молибден ұнтақтарын өндіру

тұратын гетерогенді процесс.

Әдетте тотықсыздандыруды 700 - 850 ℃-де қалыңдығы (биіктігі) 2-4 см болатын \(\small \text{WO}_3\) салынған қайықша тәрізді ыдыстарда жүзеге асырылады. Бұл жағдайда тотықсыздану жылдамдығына әсер ететін ең баяу жүретін процесс - әрекеттесуші беттен реакция барысында түзілген су буын материал қабатынан шығару.
Шындығында тотықсызданудың төрт кезеңінің (\(\small \text{WO}_3 \rightarrow \text{WO}_{2.9} \rightarrow \text{WO}_{2.72} \rightarrow \text{WO}_2 \rightarrow \text{W}\)) қатаң тізбегі сақтала бермейді.
Сутегінің жоғары ылғалдылығында (бұл су буының материал қабатынан шығып кетпей тұрған кезінде тотықсызданатын оксидтер қабатының кеуектерінде болады), \(\small \text{WO}_{2.9}\) оксиді \(\small \text{WO}_{2.72}\) оксидіне дейін түзілу сатысын айналып өтіп, бірден WO2 -ге дейін тотықсызданады. Бұл жағдайда тотықсыздану үш кезеңде жүреді: \(\small \text{WO}_3 \rightarrow \text{WO}_{2.9} \rightarrow \text{WO}_2 \rightarrow \text{W}\). Температураны жылдам көтергенде (750 ℃-ден жоғары) және ылғалдылық жоғары болғанда \(\small \text{WO}_{2.72}\) түзіліп, процесс төрт сатыда өтеді.
Өндірістік жағдайда тотықсыздандыру
Вольфрам үшоксидін сутегімен тотықсыздандыру көп құбырлы пештерде немесе құбырлы айналмалы пештерде жүзеге асырылады.
Шағын диаметрлі (60-75 мм), 20Х23Н18 маркалы болаттан жасалған көп құбырлы пештерді қолданудың шарты – газдар диффузиясын жылдамдататын, сутегінің жоғары сызықтық жылдамдығын және реакция кеңістігінен су буының тез шығарылуын қамтамасыз ететін қайықшадағы ұнтақтың жұқа қабатының болуы. Отқа төзімді кірпішпен қапталған бір қаптамада ұзындығы 5-7 м болатын 9-12 болат құбырлар орнатылады, олар нихромды сымнан жасалған электр жылытқыштарымен жылытылады (1.21-сурет). Пештерде жалпы ұзындығы 4 м бірнеше температуралық аймақтар бар. Механикалық итергіштері бар пеш құбырлары бойымен тотықсызданатын оксидтермен толтырылған қайықшалы ыдыстар қозғалады. Құбырлардың қайықшаларды түсіру аймағы тоңазытқыштармен жабдықталған. Сутегі құбырдың түсіру аймағына келіп, қайықшалардың қозғалысына қарама-қарсы қозғалыспен жіберіледі. Құрамында су буы бар пештен шыққан сутегі коллекторға жиналады, қайта қалпына келтіру-ылғалдан айыру қондырғысы арқылы өтіп, кейін жаңа сутегімен бірге пешке қайта оралады.
Жоғарыда сипатталғаннан басқа, механикалық тиеу және шығару тетіктерімен жабдықталған тікбұрышты қимасы бар құбырлы-муфель пештері көп қолданылады, мысалы, 40x160 мм қимасы және 300x145x25 мм қайықшалары бар муфель-құбырлы пештер. Цилиндрлі пештермен салыстырғанда тікбұрышты муфельді пештің артықшылығы – мұнда қайықшаларға салынған оксидітердің қалыңдығы оның кез-келген қимасында біркелкі болады, нәтижесінде алынған металдық ұнтақтардың сапасы да біркелкі болады.

Зауыттарда құбырлы пештермен қатар үздіксіз жұмыс істейтін барабанды айналмалы электр пештері қолданылады. Ыстыққа төзімді болаттан жасалған пеш құбыры (диаметрі 400 мм, ұзындығы 4 м) қыздыру камерасында орналастырылған. Материал пешке бункерден иірмелі қоректендіргіш арқылы үздіксіз беріледі және иірмелі түсіргішпен герметикалық бункерге шығарылады.
Вольфрамды алу үшін әдетте электролиттік сутегі қолданылады. Электролизерден келетін сутегі газгольдерлерге жиналады, олардан оттегі мен су буынан тазарту жүйесінен өтіп, пештерге беріледі. Сутегі пешке артық мөлшерде берілетіндіктен (реакцияға сутектің 20%-дан аспайтын мөлшері қолданылады), пештерден шығатын ылғалданған сутегі қалпына келтіру қондырғысы арқылы өтеді, одан құрғатылған газ тотықсыздану пештеріне қайтарылады.
Вольфрам үшоксидінің сутегімен тотықсыздану режимі ұнтақты металдың қолданылу мақсатына байланысты, гранулометриялық құрамына қойылатын талаптармен анықталады.
Иілгіш вольфрам өндірісінде, әсіресе ұнтақтың оңтайлы гранулометриялық құрамының қамтамасыз етілуі маңызды электр шамдары мен электровакуумдық құрылғыларға арналған жұқа сым жасау үшін, тотықсыздану процесі әдетте екі кезеңде жүзеге асырылады: біріншісі - \(\small \text{WO}_3\) - тен \(\small \text{WO}_2\)-ге дейін, екіншісі-\(\small \text{WO}_2\)-ден \(\small \text{W}\)-ға дейін. Әр кезең пештің жеке аймақтарында жүзеге асырылады. Бұл - әр кезеңдегі тотықсыздану режимдерін реттеуді жеңілдетеді.
Қатты қорытпа алу зауыттарында тотықсыздану көбінесе екі сатыда жүзеге асырылады, өйткені бұл жағдайда пештердің өнімділігі бір сатылы режимге қарағанда жоғары болады. \(\small \text{WO}_3\) және \(\small \text{W}\) тығыздықтарының үлкен айырмашылығына байланысты (сәйкесінше 7,2 және 19,3 \(\text{г/см}^3\)) бір сатылы режимде шығарылатын қайықшалар көлемі шамамен үштен біріне толтырылады. Екі сатылы тотықсыздану режимінде әр сатыда материал көлемінің өзгерісі азайып, сәйкесінше пештердің