一種閉路循環制備二硫化鎢的清潔工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鎢化合物清潔生產工藝，尤其是涉及一種閉路循環制備二硫化鎢的清潔工藝。
【背景技術】
[0002]傳統能源的日益匱乏和環境日趨惡化，極大地促進了新能源及節能減排的發展，開發新能源和節約能源猶如硬幣正反兩面，缺一不可，兩方面具有同重要的地位。世界上使用的能源大約有1/3?1/2消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無用的摩擦消耗，便可大量節省能源。另外，機械產品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報廢和更換的，如果能控制和減少磨擦損耗，則既減少設備維修次數和費用，又能節省制造零件及其所需材料的費用。
[0003]二硫化鎢是非常優良的新興減摩節能材料，其性能大大優于傳統的石墨和二硫化鉬，它的理化性能十分優異，被譽為新“潤滑之王”，它的摩擦系數僅為0.03，干摩擦性能比其它材料都好，它能在高溫高壓下使用。
[0004]并且，二硫化鎢也是一種優異的脫硫和加氫催化劑，廣泛的用于石油化工行業。同時，它的良好光電性能使其在光電材料領域有廣泛的應用。目前，二硫化鎢的制備方法主要有傳統高溫固相合成法、化學氣相沉積法、高溫熱分解法、水熱法，以上制備的二硫化鎢的產量都非常小，存在硫淤積反應器不能連續生產，sox、h2s、nh3氣體排放污染環境，H2易爆炸，轉化率低，二硫化鎢純度不高等問題。
[0005]通過鎢粉與硫粉反應制得二硫化鎢的方法早已有之，但在生產過程中出現了鎢粉硫粉研磨時間不夠，混合粉末不能充分分散與活化，反應效率與反應產物純度下降。同時，在多余硫液化采出階段，不添加合適的潤滑材料，部分硫會粘附在反應器壁底部，長時間生產會造成硫堵塞反應器，必須經常開爐清理，嚴重影響生產效率與設備使用率。
【發明內容】
[0006]針對以上問題，本發明的目的是在于提供一種操作簡單、工藝流程短、成本低廉、清潔環保的二硫化鎢生產工藝；該工藝有效克服了現有技術存在流程長、產率低、污染重的現狀，實現了二硫化鎢的高效清潔生產，達到節能減排、高效利用原料的目的。
[0007]本發明的制備二硫化鎢的清潔工藝，采用的是高溫合成法，具體步驟如下:
1)鎢與硫的混合與活化
將鎢粉、硫粉與二硫化鎢按比例送入混料機混合，然后將混合粉送入球磨機進一步混合和活化，鎢粉、硫粉與二硫化鎢摩爾比為1000:(2000?6000): (1?50)，混料時間5?40min，磨料時間5?200min ；
2)高溫反應
對步驟1)所得活化混合粉裝舟，氬氣保護下，于反應管高溫區進行高溫反應，反應溫度230?850°C，控制反應時間在1?24h，制備二硫化鎢粉末；
3)硫回收對步驟2)所得蒸汽，在氬氣帶動下進入分段反應管氣流下端低溫區，在低溫區硫蒸汽形成含硫塊的硫溶液，裝二硫化鎢真空裝置與低溫區管壁相連，向下側管壁添加二硫化鎢，讓硫溶液中二硫化鎢質量分數為0.05%?10%，在二硫化鎢的減摩潤滑作用下硫溶液通過反應管低溫區下側排液口進入硫回收裝置，回收含二硫化鎢的硫塊返回與鎢粉混合回用；
4)二硫化鎢粉末后處理
由步驟2)制得二硫化鎢的推舟通過分段反應管低溫區和冷卻區降至室溫，過篩分機和磨料機，獲得需要粒度的二硫化媽粉末。
[0008]分段反應管低溫區位于反應管后端，占反應管長度的1/5?1/3，溫度112?445。。。
[0009]本發明所加原料元素成分簡單，為鎢和硫元素，混合和活化過程中添加二硫化鎢作為分散劑和活化劑，降低鎢粉和硫粉的活化時間，惰性氣氛保護下在分段反應管中反應無其它副反應和副產物，分段反應管低溫區添加二硫化鎢，增加硫溶液的潤滑性能，硫順利進入硫回收裝置回收再利用。二硫化鎢良好的潤滑性能和分散性能很好的解決了生產中遇到的問題，并且本身作為產物而言不會帶來外加雜質，增加處理工藝。
[0010]本發明獲得了突出的技術效果，實現了二硫化鎢的清潔高效生產。在鎢粉和硫粉中添加二硫化鎢，降低活化時間，活化混合物不需要進行再處理，增加效率和節約能源，通過分段反應管低溫區添加二硫化鎢，讓硫從反應管中順利分離出來，不會粘附在反應管管壁，堵塞硫出口，形成截流，操作能夠長時間進行，實現二硫化鎢的連續性生產，同時多余硫以硫單質的形式得到回收利用，避免了廢氣、廢渣的排放，具有顯著的經濟效益和社會效益。本發明的方案操作簡單、流程短、能耗少、成本低、對環境友好，有利于資源的最大化利用，滿足工業發展的需要。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例
[0012]以下實施例旨在對本
【發明內容】
進一步說明，并不限制本發明權利要求的保護范圍。
[0013]實施例1
稱取2000克鎢粉，按鎢粉、硫粉和二硫化鎢的摩爾比為1000:2000:1配料，在混料機中混合30min，轉入磨料機球磨120min，然后裝入多個5L陶瓷舟中，依次送入已置換了氬氣的分段式反應管，先到高溫區，溫度600°C，控制加舟頻率，使每個陶瓷舟在高溫區停留時間lh，然后進入分段反應管低溫區112°C?445°C，停留時間lh，與此同時，裝二硫化鎢的真空裝置從低溫區側壁向下側管壁加入二硫化鎢，讓低溫區下側管壁開液體流出口流出的硫溶液含二硫化鎢0.05%，然后陶瓷舟推入冷卻區，停留時間0.5h，陶瓷舟冷卻至室溫，得到黑色粉末，為六方晶型片狀納米二硫化媽粉末，所制二硫化媽產率為98.04%, 二硫化媽純度98.13% ;硫回收裝置回收硫為總硫的9.21%。
[0014]實施例2
稱取2000克鎢粉，按鎢粉、硫粉和二硫化鎢的摩爾比為1000:6000:50配料，在混料機中混合lOmin，轉入磨料機球磨15min，然后裝入多個5L陶瓷舟中，依次送入已置換了氬氣高溫區溫度650°C的分段反應管中，控制加舟頻率，使每個陶瓷舟在高溫區停留時間3h，然后進入分段反應管低溫區112°C?445°C，停留時間lh，與此同時，裝二硫化鎢的真空裝置從低溫區側壁向下側管壁加入二硫化鎢，讓低溫區下側管壁開液體流出口流出的硫溶液含二硫化鎢8%，然后陶瓷舟推入冷卻區，停留時間0.5h，陶瓷舟冷卻至室溫，得到黑色粉末，為六方晶型片狀納米二硫化鎢粉末，所制二硫化鎢產率為99.93%，二硫化鎢純度99.96% ；硫回收裝置回收硫為總硫的66.67%。
[0015]實施例3
稱取2000克鎢粉，按鎢粉、硫粉和二硫化鎢的摩爾比為1000:3000:10配料，在混料機中混合lOmin，轉入磨料機球磨15min，然后裝入多個5L舟中，依次送入已置換了氬氣高溫區溫度650°C的分段反應管中，控制加舟頻率，使每個陶瓷舟在高溫區停留時間3h，然后進入分段反應管低溫區112°C?445°C，停留時間lh，與此同時，裝二硫化鎢的真空裝置從低溫區側壁向下側管壁加入二硫化鎢，讓低溫區下側管壁開液體流出口流出的硫溶液含二硫化鎢2%，然后陶瓷舟推入冷卻區，停留時間0.5h，陶瓷舟冷卻至室溫，得到黑色粉末，為六方晶型片狀納米二硫化鎢粉末，所制二硫化鎢產率為99.91%，二硫化鎢純度99.98% ;硫回收裝置回收硫為總硫的33.32%。
【主權項】
1.一種閉路循環制備二硫化鎢的清潔工藝，其特征在于，包括以下步驟: 1)鎢與硫的混合與活化 將鎢粉、硫粉與二硫化鎢按比例送入混料機混合，然后將混合粉送入球磨機進一步混合和活化，鎢粉、硫粉與二硫化鎢摩爾比為1000:(2000?6000): (1?50)，混料時間5?40min，磨料時間5?200min ； 2)高溫反應 對步驟1)所得活化混合粉裝入推舟，氬氣保護下，于反應管高溫區進行高溫反應，反應溫度230?850°C，控制反應時間在1?24h，制備二硫化鎢粉末； 3)硫回收 對步驟2)所得蒸汽，在氬氣帶動下進入分段反應管氣流下端低溫區，在低溫區硫蒸汽形成含硫塊的硫溶液，裝二硫化鎢真空裝置與低溫區管壁相連，向下側管壁添加二硫化鎢，讓硫溶液中二硫化鎢質量分數為0.05%?10%，在二硫化鎢的減摩潤滑作用下硫溶液通過低溫區下側排液口進入硫回收裝置，回收含二硫化鎢的硫塊返回與鎢粉混合回用； 4)二硫化鎢粉末后處理 由步驟2)制得的二硫化鎢由推舟通過分段反應管低溫區和冷卻區降至室溫，過篩分機和磨料機，獲得需要粒度的二硫化媽粉末。2.根據權利要求1所述的閉路循環制備二硫化鎢的清潔工藝，其特征在于，步驟3)所述分段反應管低溫區位于反應管后端，占反應管長度的1/5?1/3，溫度112?445°C。
【專利摘要】本發明公開了一種閉路循環制備二硫化鎢的清潔工藝，鎢、硫、二硫化鎢的摩爾比為1000：(2000～6000)：(1～50)，先混勻和球磨機活化，然后在惰性氣氛下送入分段箱式反應管，在反應管高溫區230～850℃保溫1～24h，在反應管空冷低溫區增加硫回收裝置實現硫回收再利用，在冷卻區水冷卻作用下降至室溫得到二硫化鎢。裝二硫化鎢真空裝置與反應管低溫區側壁連接，添加二硫化鎢，讓硫溶液中含0.05%~10%的二硫化鎢。本發明工藝流程閉路循環、硫完全使用，解決了傳統二硫化鎢生產工藝普遍存在SOX、H2S、NH3有毒氣體排放污染環境、硫利用率低、外加能源高的問題，具有工藝簡單、成本低廉、清潔環保的優點。
【IPC分類】C01G41/00
【公開號】CN105271415
【申請號】CN201510730246
【發明人】李焌源, 黃慧, 牛博, 戴嘉超, 羅小媚, 吳爾京
【申請人】湖南省華京粉體材料有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月2日