CN111940753B - 制备超粗钨粉的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备超粗钨粉的***及方法，其中，所述制备超粗钨粉的***包括：氧化钨均匀掺杂‑干燥一体化设备和还原单元，所述氧化钨均匀掺杂‑干燥一体化设备包括搅拌罐、掺杂装置、加压装置、真空装置和加热装置。所述掺杂装置内限定出掺杂空间，且掺杂空间分别与搅拌罐、加压装置、真空装置和加热装置相连。利用真空装置对掺杂装置进行抽真空，搅拌罐内的掺杂溶液由于气压差迅速进入掺杂空间并对氧化钨进行浸润，并通过加压装置进行加压渗透，从而达到掺杂均匀的目的。通过将加热装置与掺杂空间相连，可以直接在掺杂空间内对原料进行高温真空干燥，无需进行二次转序，进而降低生产人员劳动强度，提高原料纯度、产品质量和合格率。

Description

制备超粗钨粉的***及方法

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种制备超粗钨粉的***及方法。

背景技术

硬质合金经过一个世纪的发展，现在已逐渐往超粗和超细晶粒两个方向发展，超粗钨基硬质合金具有良好的强度和韧性等优点，所以越来越广泛应用于石油钻采、地矿工具、冲压模具、硬面材料等领域。优质的超粗钨粉是制备超粗硬质合金的原料，钨粉粒度直接影响到硬质合金的质量。

现阶段生产超粗钨粉主要有湿氢还原、高温低氢慢推舟还原、粗粒度氧化钨还原、掺杂增粗等方式。在掺杂增粗方面由于仲钨酸铵煅烧形成氧化钨过程中，粉末形貌具有一定的遗传特性，导致氧化钨为多个颗粒聚集而成的大颗粒，在颗粒内部存在许多沟槽，Na/Li等晶粒生长促进元素无法有效覆盖，导致掺杂不均匀，使制备的超粗钨粉分布不均，粒度控制不稳定。

因此，现有超粗钨粉的制备方法有待改善。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备超粗钨粉的***及方法，使用该***进行碱金属盐掺杂氧化钨，可以制备出粒度均匀的超粗钨粉，并且无需进行转序干燥，很大程度上减少了因为转序产生的二次污染，保证了原料的纯度。

在本发明的第一个方面，本发明提出了一种制备超粗钨粉的***。根据本发明的实施例，所述制备超粗钨粉的***包括：

氧化钨均匀掺杂-干燥一体化设备，所述氧化钨均匀掺杂-干燥一体化设备包括：

搅拌罐，所述搅拌罐内设有搅拌组件，并且所述搅拌罐上设有碱金属盐入口和水入口；

掺杂装置，所述掺杂装置内限定出掺杂空间，所述掺杂空间内设有滤网形成的盛料组件，所述盛料组件内装填有氧化钨，并且所述搅拌罐与所述掺杂空间通过输液管相连，所述输液管上设有第一阀门；

加压装置，所述加压装置与所述掺杂空间相连；

真空装置，所述真空设备与所述掺杂空间相连；

加热装置，所述加热装置与所述掺杂空间相连；

还原单元，所述还原单元具有氢气入口、掺杂后氧化钨粉入口和超粗钨粉出口，所述掺杂后氧化钨粉入口与所述掺杂空间相连。

根据本发明实施例的制备超粗钨粉的***，通过利用真空装置对掺杂空间进行抽真空，可以将氧化钨孔隙和沟槽中的气体抽走，然后开启第一阀门，搅拌罐内的掺杂溶液由于气压差迅速通过输液管进入掺杂空间并对氧化钨进行浸润，并通过加压装置对掺杂空间进行加压，从而对掺杂空间内的氧化钨进行加压渗透，使得掺杂溶液与氧化钨在掺杂空间内得到充分接触，由此达到掺杂均匀的目的。然后对掺杂空间内的物料进行滴液，同时开启第一阀门，使得剩余的掺杂溶液回流至搅拌罐中，然后关闭第一阀门，开启加热装置，即通过加热装置向掺杂空间提供热源，同时采用真空装置对掺杂空间进行抽真空，可以直接在掺杂空间内对掺杂后的氧化钨进行高温真空干燥，无需进行二次转序从而完成掺杂干燥，进而降低生产人员劳动强度，提高原料纯度，提高产品质量和合格率，最后将得到的掺杂后氧化钨粉供给至还原单元中与氢气接触进行还原，即可得到纯度高以及粒径分布均匀的超粗钨粉。

另外，根据本发明上述实施例的制备超粗钨粉的***还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述盛料组件可上下移动的设在所述掺杂空间内。由此，方便进行装料操作、卸料操作以及滴液操作等。

在本发明的一些实施例中，所述掺杂装置顶部设有起吊组件，所述起吊组件与所述盛料组件相连。由此，可以轻易地将装有大量原料的所述盛料组件进行上下移动，操作更加便捷，大大节约了人力成本。

在本发明的一些实施例中，所述输液管与所述掺杂空间底端相连。由此，掺杂溶液不仅可以通过所述输液管进入所述掺杂装置，且掺杂结束后，掺杂溶液可以通过所述输液管直接回流至所述搅拌罐中。

在本发明的一些实施例中，所述加压装置为氮气罐。由此，氮气为无色、无毒、无味的气体，其化学性质很稳定，常温下很难跟其它物质发生反应，具有较高的安全性，且氮气是空气的主要成分，来源较为丰富。

在本发明的一些实施例中，所述掺杂装置***设有夹套。由此，通过将夹套作为真空干燥过程中所需热源的容器包覆于掺杂装置***，可以为真空干燥过程提供均匀的热源，提高干燥效率。

在本发明的一些实施例中，所述加热装置为热油加热装置，所述热油加热装置通过管道与所述夹套相连，并且所述管道上设有第二阀门。由此，可以提高干燥效率。

在本发明的一些实施例中，所述掺杂空间内设有真空度检测计。由此，可以实时对掺杂空间内的真空度进行监测。

在本发明的一些实施例中，所述的氧化钨均匀掺杂-干燥一体化设备进一步包括：控制装置，所述控制装置分别与所述第一阀门、所述第二阀门、所述真空度检测计、所述起吊组件、所述真空装置、所述加压装置和所述加热装置相连。由此，可以实现自动化生产，降低了生产人员的劳动强度，提高了生产效率，保证了整个工艺的生产流程稳定性，提高了产品的一致性。

在本发明的一些实施例中，所述掺杂装置顶部可拆卸，并且所述掺杂装置顶部设有可视窗口。由此，方便进行装料操作、卸料操作、滴液操作以及后续对设备进行维修保养。通过掺杂装置顶部的可视窗口可以随时观察掺杂装置内的反应情况。

在本发明的一些实施例中，所述还原单元为管式炉。由此，管式炉具有安全可靠、操作简单、控温精度高、保温效果好、温度范围大、炉膛温度均匀性高、温区多、可选配气氛等优点，容易满足生产需求。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种利用上述***制备超粗钨粉的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将碱金属盐和水供给至所述搅拌罐搅拌罐中进行搅拌，以便得到碱金属盐溶液；

(2)开启所述真空装置，待所述掺杂空间内真空度达到预定阈值，开启所述第一阀门，使得所述搅拌罐搅拌罐中的所述碱金属盐溶液与所述盛料组件内装填的氧化钨进行接触，待所述氧化钨完全浸没，关闭所述第一阀门，开启所述加压装置，待压力达到预定阈值后进行真空加压浸渍；

(3)泄压，然后开启所述第一阀门，并且对真空加压浸渍后的氧化钨进行滴液；

(4)关闭所述第一阀门，开启所述真空装置和所述加热装置对滴液后的氧化钨进行真空干燥，以便得到掺杂后氧化钨；

(5)将所述掺杂后氧化钨供给至所述还原单元中与所述氢气接触进行还原，以便得到超粗钨粉。

根据本发明实施例的利用上述***制备超粗钨粉的方法，通过利用真空装置对掺杂空间进行抽真空，可以将氧化钨孔隙和沟槽中的气体抽走，然后开启第一阀门，搅拌罐内的掺杂溶液由于气压差迅速通过输液管进入掺杂空间并对氧化钨进行浸润，并通过加压装置对掺杂空间进行加压，从而对掺杂空间内的氧化钨进行加压渗透，使得掺杂溶液与氧化钨在掺杂空间内得到充分接触，由此达到掺杂均匀的目的。然后对掺杂空间内的物料进行滴液，同时开启第一阀门，使得剩余的掺杂溶液回流至搅拌罐中，然后关闭第一阀门，开启加热装置，即通过加热装置向掺杂空间提供热源，同时采用真空装置对掺杂空间进行抽真空，可以直接在掺杂空间内对掺杂后的氧化钨进行高温真空干燥，无需进行二次转序从而完成掺杂干燥，进而降低生产人员劳动强度，提高原料纯度，提高产品质量和合格率，最后将得到的掺杂后氧化钨粉供给至还原单元中与氢气接触进行还原，即可得到纯度高以及粒径分布均匀的超粗钨粉。

另外，根据本发明上述实施例的利用上述***制备超粗钨粉的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述碱金属盐溶液的浓度为80～300ppm。由此，使得掺杂过程进行得较为彻底，且保证了一定的掺杂速率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述氧化钨的比表面积不低于5.0m²/g，所述氧化钨的粒径为120-180目。由此，碱金属盐溶液与氧化钨原料接触更为充分，有利于实现碱金属元素均匀掺杂氧化钨。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述滤网的目数为200-250目。由此，一方面可以避免氧化钨掉落，另一方面保证掺杂效果。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述真空度的预定阈值为<10pa。由此，有利于碱金属盐溶液迅速进入氧化钨原料的沟槽中，并且分布均匀，从而达到均匀掺杂的目的。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述压力的预定阈值为0.5～2.0Mpa，所述真空加压浸渍过程的固液比为1：(2～10)。由此，浸渍过程更为充分彻底，从而使得掺杂更为均匀，且在一定程度上缩短了掺杂时间。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述真空干燥过程的真空度为500～1000pa，温度为40～90℃。由此，在能保证产品质量的情况下，很大程度上缩短了干燥时间。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述还原的温度为900～1200℃，时间为2～6h，氢气流量为15～60L/h。由此，有利于得到粒度均匀的超粗钨粉。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述超粗钨粉的粒径为30～120μm。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的制备超粗钨粉的***的结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的制备超粗钨粉的***的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的利用上述***制备超粗钨粉的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备超粗钨粉的***。根据本发明的实施例，参考图1，该制备超粗钨粉的***包括：氧化钨均匀掺杂-干燥一体化设备100和还原单元200。

根据本发明的实施例，参考图1，氧化钨均匀掺杂-干燥一体化设备100包括搅拌罐300、掺杂装置400、加压装置500、真空装置600和加热装置700。

根据本发明的具体实施例，搅拌罐300内设有搅拌组件31，方便进行混料操作，并且搅拌罐300上设有碱金属盐入口301和水入口302，且适于将碱金属盐和水进行混合，得到掺杂溶液。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对碱金属盐的类型进行选择，只要能实现对氧化钨的掺杂即可，例如，碱金属盐为钨酸钠、碳酸钠、氢氧化锂、钨酸钾、钨酸锂、碳酸钾、碳酸锂、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少之一。优选地，搅拌组件31设在搅拌罐300内的中央。

根据本发明的具体实施例，掺杂装置400内限定出掺杂空间41，掺杂空间41内设有滤网形成的盛料组件42，盛料组件42内装填有氧化钨，并且搅拌罐300与掺杂空间41通过输液管111相连，输液管111上设有第一阀门33。具体的，通过采用滤网形成盛料组件42，在需要对盛料组件42内的氧化钨进行浸润时，打开第一阀门33，将搅拌罐300内的掺杂溶液通过输液管111供给至掺杂空间41内且穿过滤网对氧化钨进行浸润，同时浸润完成后且对浸润后的氧化钨进行过滤时，打开第一阀门33，剩余掺杂溶液通过滤网回流至搅拌罐300中。进一步的，上述输液管111与掺杂空间41底端相连。发明人发现，通过将输液管111与掺杂空间41底端相连，搅拌罐300中的掺杂溶液不仅可以通过输液管111进入掺杂装置400，且掺杂结束后，掺杂溶液可以通过输液管111直接回流至搅拌罐300中，节省人力物力。同时，该掺杂装置400顶部为可拆卸设置，并且掺杂装置400顶部设有可视窗口44，通过设置可拆卸的顶部，可以方便装料操作、卸料操作以及后续对设备进行维修保养，并且通过掺杂装置400顶部的可视窗口44随时观察掺杂装置400内的反应情况。

根据本发明的一些实施例，所述氧化钨的比表面积不低于5.0m²/g，所述氧化钨的粒径为120-180目，所述滤网的目数为200-250目。并且掺杂空间41内设有真空检测计(未示出)，从而在对掺杂空间41进行抽真空时，可以直观了解其内的真空度。

进一步地，上述盛料组件42可上下移动的设在掺杂空间41内，从而在掺杂溶液对氧化钨完全浸润后，向上移动盛料组件42，即可实现对剩余掺杂溶液的过滤，过滤完成后向下移动盛料组件42使其进行后续的真空干燥。需要说明的是，该盛料组件42的上下移动方式并不受特别限制，例如可以通过在掺杂装置400顶部设有起吊组件(未示出)，起吊组件(未示出)与盛料组件42相连，从而在该起吊组件(未示出)的作用下能够轻易地将装有大量原料的盛料组件42进行上下移动，操作更加便捷，大大节约了人力成本。

根据本发明的具体实施例，加压装置500与掺杂空间41通过第一管道222相连，且适于在对氧化钨浸润过程中对掺杂空间41内的氧化钨加压渗透。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对加压装置500的具体类型进行选择，只要能够实现上述功能即可，例如，加压装置500为氮气罐。

根据本发明的具体实施例，真空装置600与掺杂空间41通过第二管道333相连，且适于在对氧化钨进行浸润之前对掺杂空间41进行抽真空，将氧化钨空隙和沟槽中的气体抽走，从而在开启第一阀门33后，搅拌罐300内的掺杂溶液由于气压差可以迅速通过输液管111进入掺杂空间41并对氧化钨进行浸润；同时在对掺杂后的氧化钨进行高温真空干燥过程之前对掺杂空间41进行抽真空。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对真空设备的具体类型进行选择，只要能够实现上述功能即可。

根据本发明的实施例，加热装置700与掺杂空间41通过第三管道444相连，且适于在对掺杂后的氧化钨进行高温真空干燥过程中向掺杂空间41提供热源。进一步的，上述掺杂装置400***设有夹套43，加热装置700通过第三管道444与夹套43相连，并且第三管道444上设有第二阀门72。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对加热装置700的具体类型进行选择，只要能够实现上述功能即可，例如加热装置700为热油加热装置。具体的，通过将夹套43作为真空干燥过程中所需热源的容器包覆于掺杂装置400***，热油加热装置通过第三管道444向夹套43内供给导热油，为真空干燥过程提供热源。

根据本发明的实施例，参考图1，还原单元200具有氢气入口201、掺杂后氧化钨粉入口202和超粗钨粉出口203，掺杂后氧化钨粉入口202与掺杂空间41相连，且适于将高温真空干燥之后的掺杂后氧化钨供给至还原单元200内与氢气接触进行还原，得到超粗钨粉。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对还原单元200的具体类型进行选择，只要能够实现上述功能即可，例如还原单元200为管式炉。

发明人发现，通过利用真空装置对掺杂空间进行抽真空，可以将氧化钨孔隙和沟槽中的气体抽走，然后开启第一阀门，搅拌罐内的掺杂溶液由于气压差迅速通过输液管进入掺杂空间并对氧化钨进行浸润，并通过加压装置对掺杂空间进行加压，从而对掺杂空间内的氧化钨进行加压渗透，使得掺杂溶液与氧化钨在掺杂空间内得到充分接触，由此达到掺杂均匀的目的。然后对掺杂空间内的物料进行滴液，同时开启第一阀门，使得剩余的掺杂溶液回流至搅拌罐中，然后关闭第一阀门，开启加热装置，即通过加热装置向掺杂空间提供热源，同时采用真空装置对掺杂空间进行抽真空，可以直接在掺杂空间内对掺杂后的氧化钨进行高温真空干燥，无需进行二次转序从而完成掺杂干燥，进而降低生产人员劳动强度，提高原料纯度，提高产品质量和合格率，最后将得到的掺杂后氧化钨粉供给至还原单元中与氢气接触进行还原，即可得到纯度高以及粒径分布均匀的超粗钨粉。

进一步的，参考图2，上述氧化钨均匀掺杂-干燥一体化设备100中包括控制装置800，控制装置800分别与第一阀门33、第二阀门72、真空度检测计(未示出)、起吊组件(未示出)、真空装置600、加压装置500和加热装置700相连。具体的，在将搅拌罐300内的掺杂溶液供给至掺杂装置400中之前，通过控制装置800控制开启真空装置600，至掺杂空间41内的真空度检测计(未示出)显示达到预定阈值后开启第一阀门33，使得搅拌罐300内的掺杂溶液通过输液管111进入掺杂空间41，待掺杂溶液浸没盛料组件42内装填的氧化钨，所述控制装置关闭第一阀门33，同时控制打开加压装置500，对掺杂空间进行加压对掺杂空间内的氧化钨加压渗透，使得掺杂溶液与氧化钨在掺杂空间内得到充分接触，从而达到掺杂均匀的目的，然后泄压，泄压完成后，控制装置800控制打开第一阀门33，并且控制装置800控制开启所述起吊组件(未示出)进行滴液，滴液完成后关闭第一阀门33，然后控制装置800控制开启真空装置600和第二阀门72进行真空干燥。由此，可以实现自动化生产，降低了生产人员的劳动强度，提高了生产效率，保证了整个工艺的生产流程稳定性，提高了产品的一致性。需要说明的是，该控制装置800为本领域常规设备，只要能够实现上述功能即可，此处不再赘述。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种利用上述***制备超粗钨粉的方法。根据本发明的实施例，参考图3，该方法包括：

S100：将碱金属盐和水供给至搅拌罐中进行搅拌

该步骤中，将碱金属盐和水分别通过设于搅拌罐上的碱金属盐入口和水入口供给至搅拌罐中，并通过搅拌罐中的搅拌装置进行搅拌，以便得到混合均匀的碱金属盐溶液。所述碱金属盐包括碳酸钠、碳酸锂、碳酸钾、钨酸钠、钨酸锂、钨酸钾、氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钾中的至少之一。其中碱金属盐溶液的浓度为80～300ppm。发明人发现，本申请浓度范围的碱金属盐溶液使得掺杂过程进行得较为彻底，且保证了一定的掺杂速率。

S200：开启真空装置，待掺杂空间内真空度达到预定阈值，开启第一阀门，使得搅拌罐中的碱金属盐溶液与盛料组件内装填的氧化钨进行接触，待氧化钨完全浸没，关闭第一阀门，开启加压装置，待压力达到预定阈值后进行真空加压浸渍

该步骤中，开启真空装置后，掺杂空间内的气体迅速被抽走，掺杂装置的真空度上升，当真空度达到预定阈值后，开启第一阀门，上述搅拌罐中已经混合均匀的掺杂溶液由于气压差迅速通过输液管进入掺杂空间并对盛料组件内装填的氧化钨进行浸润，待氧化钨被碱金属盐溶液完全浸没后，关闭第一阀门，并开启加压装置，此时掺杂空间内的压力逐渐上升，待压力达到预定阈值后，关闭加压装置，碱金属盐溶液与氧化钨在掺杂空间内进行真空加压浸渍。根据本发明的一些实施例，所述氧化钨原料包括黄钨和蓝钨中的至少之一。其中所述氧化钨的比表面积不低于5.0m²/g，所述氧化钨的粒径为120-180目。发明人发现，采用该粒径下的氧化钨原料，可以使碱金属盐溶液与氧化钨原料接触更为充分，有利于实现碱金属元素均匀掺杂氧化钨。所述滤网的目数为200-250目。采用本申请范围的滤网目数，一方面可以避免氧化钨掉落，另一方面保证掺杂效果。所述真空度的预定阈值为<10pa。发明人发现，当真空度过低时，无法使所述碱金属盐溶液以较快的速度通过输液管进入掺杂空间内与氧化钨原料进行接触；当真空度过高时，打开第一阀门后，可能会导致碱金属溶液在掺杂装置内发生喷射。所述压力的预定阈值为0.5～2.0Mpa，发明人发现，压力预定阈值过低时，会导致浸渍不充分，所需浸渍时间较长；压力预定阈值过高时，会降低***的安全性。所述真空加压浸渍过程的固液比为1：(2～10)，优选固液比为1:6，发明人发现，固液比过小，会造成所述碱金属盐溶液过剩；固液比过大，会导致所述碱金属盐溶液不能完全浸没氧化钨原料，从而造成掺杂不均。

S300：泄压，然后开启第一阀门，并且对真空加压浸渍后的氧化钨进行滴液

该步骤中，对掺杂装置进行泄压，当掺杂空间内外压力平衡后，开启第一阀门，此时掺杂空间内的掺杂溶液通过输液管回流至搅拌罐中，然后利用设于掺杂装置顶部的起吊组件将盛料组件向上移动一段距离吊离浸渍液，对真空加压浸渍后的氧化钨进行滴液。

S400：关闭所述第一阀门，开启所述真空装置和所述加热装置对滴液后的氧化钨进行真空干燥，以便得到掺杂后氧化钨

该步骤中，待步骤S300中的滴液结束后，关闭第一阀门，再利用起吊组件将盛料组件向下移动并重新放置于掺杂空间底部，然后开启真空装置，抽走掺杂空间内的气体，同时开启加热装置，导热油通过管道被供给至掺杂装置***的夹套内，为真空干燥过程提供热源。所述真空干燥过程的真空度为500～1000pa，温度为40～90℃。发明人发现，真空度过低，所需真空干燥时间较长；真空度过高，不利于热传导，会影响对掺杂后氧化钨的干燥效果。温度过低，所需真空干燥时间较长；温度过高，会降低***的安全性。

S500：将所述掺杂后氧化钨供给至所述还原单元中与所述氢气接触进行还原

该步骤中，将干燥的的掺杂后氧化钨由还原单元的掺杂后氧化钨粉入口供给至还原单元中，并通过还原单元的氢气入口向还原单元中供给氢气，掺杂后的氧化钨与氢气在还原单元中进行接触还原，氧化钨被氢气还原得到钨粉，由于氧化钨中掺有碱金属元素，在还原过程中会促使钨粉长粗，从而最终得到超粗钨粉。所述还原的温度为900～1200℃，时间为2～6h，氢气流量为15～60L/h。所述超粗钨粉的粒径为30～120μm。发明人发现，氧化钨的挥发随温度的升高而增大，还原温度越高，越能促进氧化钨与水蒸气形成易挥发的水合物，并在已还原好的钨粉颗粒及低价钨氧化物表面被还原，而使原颗粒长粗。因此，还原温度过低，不利于形成粗颗粒的钨粉；还原温度过高，可能会导致得到的钨粉颗粒不均匀。还原时间过短，可能会导致还原不彻底，且得到的钨粉粒径较细；还原时间过长，会导致得到的钨粉颗粒不均匀以及资源浪费。氢气流量过大有利于还原产物水蒸气的及时排出，使还原反应速度加快，容易获得细颗粒钨粉；氢气流量过小，则所需还原时间较长。

下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。

实施例1

步骤1：称取0.23g碳酸钠和量取1L纯水后，分别通过真空高压浸渍-干燥一体设备中的搅拌罐的碱金属盐入口和水入口供给至搅拌罐中，利用搅拌组件搅拌均匀，以便配成碳酸钠溶液备用；

步骤2：称取200g过180目的黄钨筛上物备用；

步骤3：将氧化钨原料装入200目的不锈钢滤网中，将滤网放入掺杂装置内的掺杂空间中，将掺杂空间内进行抽真空操作，掺杂空间内真空度10Pa保持10min，开启第一阀门，使得碳酸钠溶液进入掺杂空间，并保持固液比1:4。

步骤4：达到目标固液比后，关闭第一阀门，打开氮气罐，往掺杂空间内通入氮气，进行加压，将压力加至0.9Mpa，在高压真空浸渍中掺杂2h。

步骤5:掺杂结束后，泄压，并利用起吊组件将不锈钢滤网吊离浸渍液并滴液5h，滴液结束后打开第一阀门将碳酸钠溶液回流至搅拌罐中；

步骤6：滴液结束后，关闭第一阀门，开启真空装置，对掺杂后的氧化钨进行抽真空，保持真空度在500±20Pa之间，并打开热油加热装置，将掺杂空间加热至65℃，加热时间20min。加热结束后将所得粉末取出掺杂空间，备用；

步骤7：将上述干燥的掺杂后氧化钨和氢气分别通过设于管式炉上的掺杂后氧化钨入口和氢气入口供给至管式炉内，将掺杂后的氧化钨在管式炉内进行氢还原，还原得到粒度分布均匀的超粗钨粉，还原温度为950℃，还原时间为2.5h，氢气流量为40L/h，得到粒径为45μm的超粗钨粉。

实施例2

步骤1：称取0.19g钨酸钠和量取1L纯水后，分别通过真空高压浸渍-干燥一体设备中的搅拌罐的碱金属盐入口和水入口供给至搅拌罐中，利用搅拌装置搅拌均匀，以便配成钨酸钠溶液备用；

步骤2：称取200g过180目的黄钨筛上物备用；

步骤3：将氧化钨原料装入200目的不锈钢滤网中，将滤网放入掺杂装置内的掺杂空间中，将掺杂空间内进行抽真空操作，掺杂空间内真空度10Pa保持20min，开启第一阀门，使得钨酸钠溶液进入掺杂空间，并保持固液比1:5。

步骤4：达到目标固液比后，关闭第一阀门，打开氮气罐，往掺杂空间内通入氮气，进行加压，将压力加至1.0Mpa。在高压真空浸渍中掺杂3h。

步骤5:掺杂结束后，泄压，并利用起吊组件将不锈钢滤网吊离浸渍液并滴液3h，滴液结束后打开第一阀门将钨酸钠溶液回流至搅拌罐中；

步骤6：滴液结束后，关闭第一阀门，开启真空装置，对掺杂后的氧化钨，进行抽真空，保持真空度在600±20Pa之间，并打开热油加热装置，将掺杂空间加热至55℃，加热时间35min。加热结束后将所得粉末取出掺杂空间，备用；

步骤7：将上述干燥的掺杂后的氧化钨和氢气分别通过设于管式炉上的掺杂后氧化钨入口和氢气入口供给至管式炉内，将掺杂后氧化钨在管式炉内进行氢还原，还原得到粒度分布均匀的超粗钨粉，还原温度为1000℃，还原时间为2.5h，氢气流量为30L/h，得到粒径为65μm的超粗钨粉。

实施例3

步骤1：称取0.20g一水合氢氧化锂和量取1L纯水后，分别通过真空高压浸渍-干燥一体设备中的搅拌罐的碱金属盐入口和水入口供给至搅拌罐中，利用搅拌装置搅拌均匀，以便配成氢氧化锂溶液备用；

步骤2：称取200g过180目的蓝钨筛上物备用；

步骤3：将氧化钨原料装入200目的不锈钢滤网中，将滤网放入掺杂装置内的掺杂空间中，将掺杂空间内进行抽真空操作，掺杂空间内真空度10Pa保持20min，开启第一阀门，使得氢氧化锂溶液进入掺杂空间，并保持固液比1:10。

步骤4：达到目标固液比后，关闭第一阀门，打开氮气罐，往掺杂空间内通入氮气，进行加压，将压力加至2.0Mpa。在高压真空浸渍中掺杂12h。

步骤5:掺杂结束后，泄压，并利用起吊组件将不锈钢滤网吊离浸渍液并滴液4h，滴液结束后打开第一阀门将氢氧化锂溶液回流至搅拌罐中；

步骤6：滴液结束后，关闭第一阀门，开启真空装置，对掺杂后的氧化钨，进行抽真空，保持真空度在800±20Pa之间，并打开热油加热装置，将掺杂空间加热至85℃，加热时间45min。加热结束后将所得粉末取出掺杂空间，备用；

步骤7：将上述干燥的掺杂后氧化钨和氢气分别通过设于管式炉上的掺杂后氧化钨入口和氢气入口供给至管式炉内，将掺杂后的氧化钨在管式炉内进行氢还原，还原得到粒度分布均匀的超粗钨粉，还原温度为1050℃，还原时间为3h，氢气流量为18L/h，得到粒径为110μm的超粗钨粉。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (20)

1.一种制备超粗钨粉的***，其特征在于，包括：

氧化钨均匀掺杂-干燥一体化设备，所述氧化钨均匀掺杂-干燥一体化设备包括：

搅拌罐，所述搅拌罐内设有搅拌组件，并且所述搅拌罐上设有碱金属盐入口和水入口；

掺杂装置，所述掺杂装置内限定出掺杂空间，所述掺杂空间内设有滤网形成的盛料组件，所述盛料组件内装填有氧化钨，并且所述搅拌罐与所述掺杂空间通过输液管相连，所述输液管上设有第一阀门；

加压装置，所述加压装置与所述掺杂空间相连；

真空装置，所述真空装置与所述掺杂空间相连；

加热装置，所述加热装置与所述掺杂空间相连；

还原单元，所述还原单元具有氢气入口、掺杂后氧化钨粉入口和超粗钨粉出口，所述掺杂后氧化钨粉入口与所述掺杂空间相连。

2.根据权利要求1所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，所述盛料组件可上下移动的设在所述掺杂空间内。

3.根据权利要求2所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，所述掺杂装置顶部设有起吊组件，所述起吊组件与所述盛料组件相连。

4.根据权利要求1所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，所述输液管与所述掺杂空间底端相连。

5.根据权利要求1所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，所述加压装置为氮气罐。

6.根据权利要求3所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，所述掺杂装置***设有夹套。

7.根据权利要求6所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，所述加热装置为热油加热装置，所述热油加热装置通过管道与所述夹套相连，并且所述管道上设有第二阀门。

8.根据权利要求7所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，所述掺杂空间内设有真空度检测计。

9.根据权利要求8所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，进一步包括：

控制装置，所述控制装置分别与所述第一阀门、所述第二阀门、所述真空度检测计、所述起吊组件、所述真空装置、所述加压装置和所述加热装置相连。

10.根据权利要求1所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，所述掺杂装置顶部可拆卸，并且所述掺杂装置顶部设有可视窗口。

11.根据权利要求1所述的制备超粗钨粉的***，其特征在于，所述还原单元为管式炉。

12.一种利用权利要求1-11中任一项所述的***制备超粗钨粉的方法，其特征在于，包括：

（1）将碱金属盐和水供给至所述搅拌罐中进行搅拌，以便得到碱金属盐溶液；

（2）开启所述真空装置，待所述掺杂空间内真空度达到预定阈值，开启所述第一阀门，使得所述搅拌罐中的所述碱金属盐溶液与所述盛料组件内装填的氧化钨进行接触，待所述氧化钨完全浸没，关闭所述第一阀门，开启所述加压装置，待压力达到预定阈值后进行真空加压浸渍；

（3）泄压，然后开启所述第一阀门，并且对真空加压浸渍后的氧化钨进行滴液；

（4）关闭所述第一阀门，开启所述真空装置和所述加热装置对滴液后的氧化钨进行真空干燥，以便得到掺杂后氧化钨；

（5）将所述掺杂后氧化钨供给至所述还原单元中与氢气接触进行还原，以便得到超粗钨粉。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述碱金属盐溶液的浓度为80~300ppm。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述氧化钨的比表面积不低于5.0m²/g，所述氧化钨的粒径为120-180目。

15.根据权利要求12所述方法，其特征在于，所述滤网的目数为200-250目。

16.根据权利要求12所述方法，其特征在于，所述真空度的预定阈值为<10pa。

17.根据权利要求12所述方法，其特征在于，所述压力的预定阈值为0.5~2.0Mpa，所述真空加压浸渍过程的固液比为1：（2~10）。

18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述真空干燥过程的真空度为500~1000pa，温度为40~90℃。

19.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤（5）中，所述还原的温度为900~1200℃，时间为2~6h，氢气流量为15~60L/h。

20.根据权利要求12所述方法，其特征在于，所述超粗钨粉的粒径为30~120μm。

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