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有色金属 冶炼部分2 0 1 0 年5 期 4 3 微波超声波法对仲钨酸铵蒸发结晶的影响 孟凡伟，梁礼渭，熊卫江，曾清全 江西理工大学材料与化学工程学院，赣州3 4 1 0 0 0 摘要研究了微波超声波联合作用对制取仲钨酸铵晶体的影响，探讨了微波超声波对仲钨酸铵的晶型、 粒度的影响。实验表明微波超声波制得的仲钨酸铵晶体表面更光滑，粒度更细更均匀。微波超声波没 有改变仲钨酸铵的晶型，并且所得到的晶体d 值与文献吻合的更好，表明微波超声波有利于仲钨酸铵晶 体的制备。 关键词微波；超声波；仲钨酸铵晶体；蒸发结晶 中图分类号T F 8 4 1 ．1文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 0 0 5 - - 0 0 4 3 0 3 E f f e c to fM i c r o - w a v ea n dU l t r a s o n i co nP r e p a r i n g P r o c e s so fA m m o n i u mP a r a t u n g s t a t e M E N GF a n w e i ，L I A N GL i w e i ，X 1 0 N GW e i j i a n g ，Z E N GQ i n g q u a n J i a n g x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，G a n z h o u3 4 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee f f e c to fm i c r o w a v ea n du i t r a s n o i co nc r y s t a l so fa m m o n i u mp a r a t u n g s t a t e A P T w a si n v e s - t i g a t e d ．C r y s t a l l i n ep a r t i c l ea n ds t y l ew e r ed i s c u s s e dr e s p e c t i v e l y 。T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ed i s t r i b u t i n go f c r y s t l l i n eg r a n u l a r i t yw i t hm i c r o ‘。w a v ea n du l t r a s o n i cb e c a m en a r r o w e ra n dt h ec r y s t a lw a sm o r eh o m o g e n e ‘‘ O U Sa n ds m o o t h ．M i c r o w a v ea n du l t r a s n o i ch a dn oe f f e c t so nt h ec r y s t a l l i n es t y l e so fA P T ．T h edv a l u e w i t hm i c r o w a v ea n du h r a s n o i ci Sm o r et a l l i e dw i t ht h a ti nt h ep a s ts t u d i e s ．I tp r o v e st h a tu l t r a s o n i ci S b e n e f i c i a lt op r e p a r i n gA P Tc r y s t a l s ． K e y w o r d s M i c r o - w a v e ；U l t r a s o n i c ；C r y s t a l so fa m m o n i u mp a r a t u n g s t a t e ；E v a p o r a t i o nc r y s t a lt e c h n o l o g y 仲钨酸铵晶体 A P T 是制备钨产品如蓝色氧 化钨、铵钨青铜以及钨粉的主要中间产物，它的形态 结构在很大程度上影响钨产品的形貌和性质。钨产 品的粒度、松装密度与生成它的仲钨酸铵有着依附 的遗传关系n q ] 。随着对掺杂钨丝或钨合金丝要求 的提高，对仲钨酸铵晶体 A P T 的要求也相应提 高。 超声波的频率较高 2 0 ～1 0 6k H z ，因而是一 种较容易集中的机械能量。超声波的机械效应和热 效应以及空化效应是超声波作用的主要机制。空化 现象产生的瞬间内爆有强烈的震动波L 4 - 5 ] ，这种极 端的物理环境为促进或启通某些化学反应创造了条 件。尹周澜吲等发现超声改变了钼酸铵晶体的晶 型。微波加热是通过微波在物料内部的能量耗散来 直接加热物料。微波加热的浸出速率比常规加热的 的浸出速率快得多Ⅲ。本文就超声波微波对蒸发结 晶制备仲钨酸铵晶体的影响进行了研究。 实验部分 1 ．1 试剂和仪器 钨酸铵溶液；X H 一3 0 0 A 电脑超声波微波组合 合成萃取仪；恒温水浴加热锅。 1 ．2 实验方法 1 ．2 ．1蒸发结晶法制备仲钨酸铵晶体 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 0 6 6 4 0 0 3 ；江西省科技支撑计划资助项目 赣财教[ 2 0 0 7 ] 1 7 3 号 作者简介盂凡伟 1 9 8 4 - - ，男，山东菏泽人． 万方数据 4 4 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年5 期 在9 0 ℃恒温下用蒸发结晶器加热蒸发钨酸铵 溶液，可调速搅拌器搅拌，等出现微小晶核时，减小 搅拌速度，继续蒸发至母液为原液的1 ／3 时，停止蒸 发，趁热过滤。先用2 ％稀氨水洗涤1 ～2 次，再用 蒸馏水洗涤4 ～5 次，置于7 0 ℃真空干燥箱中干燥 6h ，得到样品1 。 1 ．2 ．2 超声波微波联合加热法制备仲钨酸铵晶体 将钨酸铵溶液放置于X H 一3 0 0 A 仪器内，微 波、超声波功率分别设为0 ．5k W 、1k w ，在9 0 ℃下 蒸发结晶，其他制备操作同1 ．2 ．1 ，得到样品2 。 2 结果与讨论 2 ．1 粒度分析 样品粒度测试结果如图1 所示。 图1 样品粒度分析 F i g ．1 P a r t i c l es i z ea n a l y s i s 从图1 可看出，样品2 的曲线更窄，表明微波超 声波联合加热制得的产品粒度更均匀、粒径更小。 2 ．2X 衍射分析 图2 为样品的X R D 衍射图谱。 从图2 可看出，样品1 和样品2 衍射峰的d 值 与五水仲钨酸铵晶体的文献值一致，并且微波超声 波作用后所得到的晶体的d 值与文献值吻合的更 好。从衍射图谱上可以看出样品2 比样品1 杂峰 少，说明微波超声波联合作用下制得的仲钨酸铵晶 体的杂质少。 2 ．3 样品的电镜分析 图3 和图4 分别为样品1 和样品2 的S E M 图。 可以看出在9 0 ℃恒温下蒸发结晶，传统加热方法下 得到的产品颗粒粗大，表面粗糙，粒度分布不均。而 微波超声波作用下制得的产品颗粒更细更均匀，表 面光滑，棱角分明，粒度分布均匀。 超声波在溶液中的空化作用产生高温、高压效 应。显然，在液体中这种局部极高压力正是形成以 图2 样品X R D 分析 F i g ．2 XRD p a t t e r no ft h es a m p l e s 图3 样品1 的S E M F i g ．3S E Mp a t t e r no fs a m p l e1 图4 样品2 的S E M F i g ．4 S E Mp a t t e r no fs a m p l e2 气泡中心向外传播的冲击波的原因。空化气泡闭合 瞬间还产生放电效应，正因为这些效应，超声波具备 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年5 期 4 5 了改变化学反应速度的条件。而结晶过程与一般化 学过程相似，都需要一定的推动力，即需要有足够的 能量，而超声波的空化效应为加速钨酸铵溶液结晶 提供了条件。微波很容易使极性液体加热，升温速 率快，加热效率高，能非常容易、精确保持恒温。微 波能及时有效的在溶液内部均匀产生热量，这为解 决传统加热方法中因受热不均而导致晶体粒度不均 提供了一种方法。 3结论 微波超声波联合作用可以得到更细、更均匀、表 面更光滑的仲钨酸铵晶体，但未改变仲钨酸铵晶体 的晶型。 参考文献 E l i 莫似浩．钨冶炼的原理和工艺[ M ] ．北京轻工业出版 社，1 9 8 4 ． [ 2 ] 李洪桂．稀有金属冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 9 0 ． [ 3 ] 王君．1 9 9 7 年国内外钨市场回顾与1 9 9 8 年展望[ J ] ．硬 质合金，1 9 9 8 ，1 5 1 6 1 6 2 ． [ 4 ] 冯若，赵逸云，陈兆华．声化学主动力声空化及其检 测技术[ J ] ．声学技术，1 9 9 4 ，2 1 3 5 5 5 6 ． [ 5 ] 冯若．超声手册[ M ] ．南京南京大学出版社，1 9 9 9 ． [ 6 ] 吴争平，尹周澜，陈启元．超声波作用下钼酸铵溶液的结 晶过程E J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 2 ，1 2 3 5 9 5 5 9 6 ． [ 7 ] 彭金辉，杨显万．微波能技术新应用[ M ] ．昆明云南科 学技术出版社，1 9 9 7 ． 上接第2 0 页 4 阴极材料简单并能重复利用 阴极材料为铜电解过程中产出的铜残极，取材 简单，且导电性好。避免了使用阴极片时导电不好， 耳攀腐蚀断裂等问题。因此，没有出现过去使用阴 极片时，因阴极耳攀的断裂，而导致的阳极耳部被烧 断的问题，以及捞阴极片的问题。由于其良好而稳 定的导电能力，保证了脱砷生产过程中高电流下的 导电性能和生产的安全。由于阴极产物为颗粒状， 易脱落；因此，通过简单的刷板后阴极还可以重复使 用。 5 设备生产能力大 由于对脱砷前液的预处理，提高了砷的浓度，降 低了铜的浓度。由于采用大循环量并联循环，以及 导电性能良好而稳定的铜残极作阴极。使所有槽子 都处于同一脱砷状态，而不存在分段脱铜脱砷的问 题；同时可以采用高电流密度 最高达3 2 0A ／m 2 以 上 进行脱砷。所以，设备脱砷能力大，以云铜为例 其每槽的脱砷能力可达7 3k g ／d 以上。 4结论 “并联循环连续电积脱砷法”在云铜经过了1 0 多年的生产实践，取得了明显的效果。具有控制准 确简单、生产过程安全稳定、操作过程简洁、劳动强 度低、设备能力大、脱砷效率高、能耗低、铜的直收率 高等特点。此方法于2 0 0 7 年获得了国家发明专利 Z I 。2 0 0 4 1 0 0 2 1 9 4 1 ．X 。 参考文献 [ 1 ] 旺红卫．萃取除砷的有机物对铜电解的影响[ J ] ．有色 金属 冶炼部分 ，1 9 9 2 4 9 1 0 ． [ 2 ] 钟云波，梅光贵，钟竹前．硫化法脱除铜电解废液中A s ， S b ，B i 的试验[ J ] ．中南工业大学学报，1 9 9 7 ，2 8 4 3 3 6 3 3 9 ． [ 3 ] 罗凯，徐洁．膜技术处理铜电解液最佳条件试验[ J ] ．矿 冶工程。2 0 0 6 ，2 6 1 6 5 ～6 7 ． [ 4 ] 姚素平．诱导法脱砷技术在铜电解液净化系统中的应用 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 6 1 1 1 1 6 ． [ 5 ] 陈白珍，仇勇海．控制阴极电势电积法脱铜砷E J ] ．中国 有色金属学报，1 9 9 7 ，7 2 3 9 - 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