对钼粉“异常颗粒”的研究与分析

李洪光，张二召

(洛阳高科钼钨材料有限公司，河南洛阳471000)

在钼酸铵粉末冶金法制备钼粉中，分为钼酸铵焙烧－分段还原法和钼酸铵二段还原法。而在还原过程中，影响钼粉质量的因素主要有原料钼酸铵质量、炉管及料舟材质、氢气质量、环境卫生及存放条件等多种因素。本文结合生产，研究在钼酸铵二段还原过程中生产环境对钼粉质量的影响，从而找到在生产过程中如何改善生产环境能有效防止灰尘进入的措施，生产质量满足要求的钼粉。

1 取样与检测

分别取样生产过程中出现的异常粉末：还原炉出料端(即炉前)的灰白色“挥发物掉落物”和三次元振动筛200目筛上物中的“白色颗粒”，其形貌如图1所示。

图1 异常颗粒形貌与正常钼粉形貌组图

从图1中b与d形貌分析，两者都是由1μm以下超细颗粒团聚而成，而组成“挥发物”的颗粒更小些，颗粒之间熔融更严重；从e与f形貌分析，筛上物中的“小白点”形貌颗粒大小与正常钼粉颗粒大小接近，但颗粒之间有更加明显的烧结颈，初步断定这是在还原过程中温度分布不均及局部温度过高造成。

分析之后发现其中小白点的组成部分主要是Mo和Fe、Ni的合金相，Mo占其中的大部分，它的组成与舟皿材料(GH128)有很大的关系。对炉前舟皿中不同部位的粉末取样进行电镜观察，异常颗粒在物料各部位存在数量多少不一，物料表层20个、中层4个、底层13个。底层物料与舟皿接触说明这类异常颗粒“小白点”来源于生产过程所用的合金舟皿，是钼粉在高温还原时，颗粒之间相互反应和扩散形成。这种颗粒团聚紧密、粒径较大，多在200目筛上物中。

而表层物料不与舟皿接触，但是异常颗粒更多，这种异常颗粒“亮晶”在电子显微镜下与“小白点”颗粒形貌不同，也与正常钼粉颗粒大小形状都不相同。见图2。

图2 表层中形貌异常颗粒

图2与图1f对比，可明显看出在2500倍电子显微镜下，样品中确实存在有颗粒形态异常的巨大“亮晶”，这种情况在正常生产的钼粉中不曾出现。

追踪样品钼粉的组成，观察200目筛后钼粉形貌，发现过筛后样品中同样有异常颗粒，见图3。

图3 200目筛后粉末形貌

过筛后形貌异常的颗粒“亮晶”，数量明显减少，分布均匀而且颗粒大小一致，能通过200目筛孔，如此说明并非是人为误操作而添加的杂质夹杂物，而是在其还原的过程中就已经产生。

2 试验结果及讨论

取样通过能谱检测其成分，见图4a中，异物成分含量以C和O为主，两者之和达到84.39%，图4b中，异物成分含量以C、O、Mg和Ca为主，C和O之和达到66.08%，Mg和Ca之和达到14.45%。判定异物为外界杂质污染而引起。

图4 钼粉中异物物质能谱

为了分离和消除这种杂质，分别采用了过筛和加热，之后再送样检测，电镜显示仍然不能去除这种颗粒，可见它虽然是氧碳化合物，但不是可燃烧和挥发的有机物杂质，而是很难分解的碳酸盐，并且部分颗粒粒径较小能通过200筛网。分析组成和大小有可能是生产环境中灰尘进入钼粉而造成的影响，收集生产车间的窗台、房顶和料桶表层的灰尘分析对比，如图5。

图5 房顶异物物质能谱

将异常的大颗粒的形貌与图6的灰尘颗粒形貌对比，发现其有一定的相似性，并且根据能谱检测结果，钼粉中的异常颗粒主要成分为碳和氧，其次还有镁和钙等，与灰尘的组成很接近，再考虑到生产车间环境严格，杂质来源很少，可判定异常颗粒为灰尘颗粒。

3 原因分析和改进措施

在车间内，粉末的输送、装卸、筛分和包装等生产过程均可能成为粉尘产生的原因。特别是在大风干燥天气下，研究表明，在生产条件下，机械作用力、重力和布朗运动对尘粒的影响较小，甚至可以忽略不计，而起决定性影响的是空气流动速度。在处理散状物料时，由于诱导空气的流动，将粉尘从处理物料中带出，污染局部环境。其中主要是一次尘化和二次尘化过程同时连续作用，室内空气的流动和设备的振动所造成的气流，最终造成整个车间粉尘弥漫。

图6 灰尘形貌

为保证产品质量，粉末生产车间应加强管理，及时覆盖物料和容器，及时清洁容器和工具、设备等；所有人员进入车间应清理身上的粉尘；增加一套自动抽风循环系统，通过抽风机将氢气、烟气、热气、粉尘排出室外，净化系统将过滤后的空气通入，保持车间空气流通有效地控制粉尘向室内扩散，避免污染作业环境，或在车间安装合适规格的除尘器和风机。

4 结论

(1)钼粉中出现的异常颗粒，分析认为一部分是由于生产中钼粉与舟皿接触高温条件下经过氧化还原反应和相互扩散形成的，这部分颗粒与钼粉颗粒形貌不同，基本成团聚状，颗粒较大，有些较大颗粒肉眼可见为“小白点”。

(2)钼粉中异常颗粒还有一部分为“亮晶”状，其形貌颗粒大小、形状、化学成分与灰尘相似，是受到生产中的粉尘或灰尘飘入污染而形成。

(3)为保证粉末的生产质量，要关注粉末的生产环境，包括灰尘、气候、空气湿度等都会对粉末的质量造成很大的影响。

［1］向铁根.钼冶金［M］.长沙：中南大学出版社，2002.

［2］张相一，赵宝华.对钼粉“小白点”问题的研究和实践［J］.中国钼业，2003，27(2)：47－50.

［3］张楠楠，王伯铎，马俊杰.钼粉清洁生产评价［J］.中国钼业，2008，32(1)：19－20.