本發(fā)明涉及一種高純鉬的制備方法及裝置，它采用cvd工藝，以氫氣和高純金屬鉬的前驅(qū)體為原料，在化學(xué)氣相沉積爐中通過化學(xué)氣相沉積法制備高純鉬，屬于精細(xì)化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1、金屬鉬是鉬材料與制品以及鋼鐵冶金添加的重要原料，鉬是一種熔點(diǎn)為2625℃的難熔金屬，由于鉬在高溫下具有很強(qiáng)的抗張強(qiáng)度和抗蠕變強(qiáng)度，良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，以及良好的抗腐蝕性能等特征。
2、目前，工業(yè)用金屬鉬的制備相對(duì)成熟，鉬的生產(chǎn)方法主要有還原法、羥基熱分解法和氯化鉬蒸汽法，其中工業(yè)化生產(chǎn)常用的方法為還原法。工業(yè)化生產(chǎn)高純鉬工藝是以鉬酸銨為原料，通過焙燒成淺黃色或淡綠色的高純?nèi)趸f，再經(jīng)過高溫氫氣還原生成鉬粉，最后經(jīng)過過篩、混料得到鉬粉，再由鉬粉燒結(jié)壓制成鉬板等制品，但是，傳統(tǒng)工藝制備鉬粉純度為3n～4n5，因此其制備的鉬板等制品也達(dá)不到5n的純度。
3、中國(guó)專利cn?115178749?a報(bào)道了一篇制備高純鉬粉的方法，包括以下步驟：
4、步驟1，將多鉬酸銨溶解于氨水溶液中，過濾得到鉬酸銨溶液(式(1))；步驟2，將烷基磺酸鈉與去離子水混合均勻，然后加入鉬酸銨溶液和濃硝酸溶液，反應(yīng)結(jié)束后過濾，得到沉淀物(式(2))；步驟3，將沉淀物置耐高溫舟皿中，并送入還原爐中進(jìn)行還原處理，得到初級(jí)鉬粉(式(3)和/或式(4))；步驟4，對(duì)初級(jí)鉬粉進(jìn)行振動(dòng)篩除雜處理，即得所需高純鉬粉。該專利的優(yōu)點(diǎn)是工藝設(shè)計(jì)合理，安全環(huán)保，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，缺點(diǎn)是工藝相對(duì)復(fù)雜，反應(yīng)需要分步驟進(jìn)行，且制備的高純鉬粉純度為3n～4n5，也達(dá)不到5n的純度。
5、
6、h2moo4＝moo3+h2o?(3)
7、moo3+h2＝mo+h2o?(4)。
8、中國(guó)專利cn?112427648?b報(bào)道了一篇制備金屬鉬粉的方法，包括以下步驟：
9、步驟1，原料二硫化鉬或者輝鉬礦與適量輔助導(dǎo)電材料混合后，對(duì)混合料施壓成型為坯體，所述輔助導(dǎo)電材料選自能夠輔助導(dǎo)電且不與金屬鉬粉發(fā)生反應(yīng)的材料；步驟2，在200-1300℃環(huán)境中，對(duì)所述坯體直接通電，在溫度場(chǎng)和電場(chǎng)耦合作用下原料進(jìn)行分解反應(yīng)，回收分解反應(yīng)過程中釋放的硫磺(式(5)和/或式(6))；步驟3，反應(yīng)完成后回收金屬鉬粉中的輔助導(dǎo)電材料得金屬鉬粉。該專利的優(yōu)點(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)節(jié)能降耗，綠色環(huán)保。缺點(diǎn)該制備的高純鉬粉純度為2n～3n5，也達(dá)不到5n的純度。
10、mo4++4e-＝mo?(5)
11、
12、綜上所述，目前所知的高純鉬的制備方法主要存在工藝相對(duì)復(fù)雜且純度受制于金屬粉末的純度，制約了高純鉬產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)目前高純鉬制備方法中存在工藝相對(duì)復(fù)雜且純度受制于金屬粉末的純度的問題，本發(fā)明的目的是提供一種高純鉬的制備方法，通過控制化學(xué)氣相沉積爐的反應(yīng)溫度，將氫氣、稀釋氣體與金屬鉬的前驅(qū)體進(jìn)氣速率調(diào)整高純鉬的收率；本發(fā)明的目的之二是提供一種高純鉬的制備裝置，減少了化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)氫氣、稀釋氣體與金屬鉬的前驅(qū)體混合過程，使得沉積爐內(nèi)生成高純鉬的反應(yīng)更加安全、穩(wěn)定，同時(shí)兩級(jí)化學(xué)氣相沉積爐串聯(lián)進(jìn)一步提高的高純鉬的收率。
2、本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種高純鉬的制備方法，具體步驟如下：
4、(1)將氫氣、稀釋氣體和金屬鉬前驅(qū)體混合后依次通入串聯(lián)的化學(xué)氣相沉積爐一和化學(xué)氣相沉積爐二中進(jìn)行反應(yīng)，得到產(chǎn)物一；
5、(2)對(duì)產(chǎn)物一進(jìn)行高溫吹掃除水和置換處理后，收集得到高純鉬。
6、優(yōu)選的，步驟(1)氫氣的純度不小于99.99％，稀釋氣體的純度不小于9.99％，金屬鉬前驅(qū)體純度不小于9.99％；
7、步驟(1)所述的氫氣的流速為0.3-3l/min；金屬鉬前驅(qū)體的流速為0.04-0.4l/min，稀釋氣體的流速為0.5-5l/min；
8、所述步驟(1)反應(yīng)溫度為500-1200℃；
9、步驟(1)反應(yīng)壓力為-0.1～0.1mpa。
10、優(yōu)選的，其中步驟(1)所述的氫氣流速為0.3-0.5l/min；金屬鉬前驅(qū)體的流速為0.04-0.2l/min；稀釋氣體的流速為0.5-2.5l/min；所述反應(yīng)溫度為700-1000℃；反應(yīng)壓力為-0.07～0.03mpa。
11、優(yōu)選的，所述稀釋氣體為氮?dú)狻⒑夂蜌鍤庵械囊环N以上；
12、所述金屬鉬前驅(qū)體為六氯化鉬、六氟化鉬或六氯化鉬與六氟化鉬混合氣體中的一種。
13、優(yōu)選的，所述的化學(xué)氣相沉積爐一和化學(xué)氣相沉積爐二均為立式管式沉積爐，進(jìn)氣方式為混合進(jìn)氣。
14、優(yōu)選的，步驟(2)中高溫吹掃采用氫氣吹掃，除水溫度為500-850℃，壓力為-0.1～0.1mpa，氫氣流速為0.3-3l/min；
15、步驟(2)中置換處理的溫度為200-350℃，置換過程將系統(tǒng)壓力抽負(fù)壓至-0.1mpa維持5～10min，關(guān)閉真空閥；打開稀釋氣體進(jìn)氣閥門，將系統(tǒng)壓力打至0.1mpa，關(guān)閉稀釋氣體進(jìn)氣閥門，維持5～10min，置換次數(shù)2次以上。
16、優(yōu)選的，步驟(2)中高溫吹掃氫氣流速為0.3-0.15l/min，除水溫度為600-750℃；反應(yīng)壓力為-0.07～0.03mpa；
17、置換處理稀釋氣體的進(jìn)氣流速為0.5-2.5l/min，溫度為300-350℃，壓力為-0.07～0.03mpa。
18、一種高純鉬的制備裝置，包括依次連通的混合器、化學(xué)氣相沉積爐一、化學(xué)氣相沉積爐二、收集器和真空泵；
19、所述混合器上設(shè)置有進(jìn)氣管道；化學(xué)氣相沉積爐一上設(shè)置有混合器進(jìn)氣管道；化學(xué)氣相沉積爐二上布置有第一連接管道、第二連接管道和氫氣補(bǔ)氣管道，所述收集器布置真空排管，真空排管出口端安裝有真空泵，真空泵排氣口連接排空管；
20、混合器與化學(xué)氣相沉積爐一通過混合器進(jìn)氣管道連接；化學(xué)氣相沉積爐一和化學(xué)氣相沉積爐二通過第一連接管道連接；化學(xué)氣相沉積爐二和收集器通過第二連接管道連接。
21、優(yōu)選的，進(jìn)氣管道包括氫氣管道、稀釋氣體管道、金屬鉬前驅(qū)體管道。
22、優(yōu)選的，所述化學(xué)氣相沉積爐一和化學(xué)氣相沉積爐二的構(gòu)成材料為鎳、蒙乃爾合金、不銹鋼中的一種；所述收集器的構(gòu)成材料為不銹鋼、碳鋼、銅、鎳和蒙乃爾合金中的一種；
23、所述的第一連接管道、第二連接管道、真空排管、混合器進(jìn)氣管道和氫氣補(bǔ)氣管道的構(gòu)成材料均為不銹鋼和碳鋼中的一種。
24、本發(fā)明的有益效果：
25、(1)本發(fā)明有效提高了高純鉬的純度，產(chǎn)品鉬的純度可以達(dá)到99.999％。
26、(2)本發(fā)明有效的控制反應(yīng)速率，避免由于溫度不均導(dǎo)致高純鉬沉積不均勻，同時(shí)簡(jiǎn)化了高純鉬的生產(chǎn)工藝。同時(shí)采用二級(jí)化學(xué)氣相沉積爐串聯(lián)沉積，可以提高高純鉬的反應(yīng)收率。
27、本發(fā)明首先由真空泵對(duì)裝置的各部件進(jìn)行抽真空預(yù)處理；再用稀釋氣體吹掃、置換系統(tǒng)內(nèi)殘留的水分和空氣；然后通入氫氣進(jìn)入化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)進(jìn)行升溫；溫度達(dá)到指定溫度后氫氣、稀釋氣體與金屬鉬的前驅(qū)體混合后通入二級(jí)化學(xué)氣相沉積爐中進(jìn)行反應(yīng)后，化學(xué)氣相沉積爐溫度控制在500-1200℃，反應(yīng)壓力在-0.1～0.1mpa；反應(yīng)后的氣體進(jìn)入收集器，低溫液化收集金屬鉬前驅(qū)體和反應(yīng)產(chǎn)物；未液化的氣體雜質(zhì)通過排管路進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)，經(jīng)過無害化處理后放空。低溫收集器中收儲(chǔ)的金屬鉬前驅(qū)體。
28、本發(fā)明采用cvd化學(xué)氣相沉積技術(shù)，將氫氣、稀釋氣體與金屬鉬的前驅(qū)體混合后通入二級(jí)化學(xué)氣相沉積爐中，于高溫下進(jìn)行反應(yīng)生成高純鉬。原料氣中氫氣、稀釋氣體與金屬鉬的前驅(qū)體通過精餾提純，純度可以達(dá)到4n；通過控制化學(xué)氣相沉積爐的反應(yīng)溫度，將氫氣、稀釋氣體與金屬鉬的前驅(qū)體進(jìn)氣速率調(diào)整高純鉬的收率；本發(fā)明的目的之二是提供一種高純鉬的制備裝置，化學(xué)氣相沉積爐設(shè)計(jì)為立式管式爐，進(jìn)氣方式為混合進(jìn)氣口，減少了化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)氫氣、稀釋氣體與金屬鉬的前驅(qū)體混合過程，使得沉積爐內(nèi)生成高純鉬的反應(yīng)更加安全、穩(wěn)定，同時(shí)兩級(jí)化學(xué)氣相沉積爐串聯(lián)進(jìn)一步提高的高純鉬的收率。