Электродуговой синтез карбида вольфрама из рудных концентратов

Abstract

Актуальность исследования обусловлены растущим потреблением карбида вольфрама в связи с его применением в различных сферах: обрабатывающая промышленность, катализ, металлургия и др. Соответственно поиск новых малозатратных методов переработки вольфрамсодержащих руд является актуальной задачей. Цель: определить параметры безвакуумного электродугового синтеза карбидов вольфрама в атмосферной плазме с использованием в качестве исходного сырья концентрата вольфрамсодержащей руды, которые обеспечивают эффект самопроизвольного экранирования реакционного объема от кислорода воздуха. Объекты: синтез карбида вольфрама в плазме дугового разряда постоянного тока из концентрата вольфрамсодержащей руды безвакуумным методом. Методы: безвакуумный электродуговой метод синтеза, рентгенофазовый анализ на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD 7000s ([lambda]=1,54060 A), электронная микроскопия, совмещенная с рентгенофлуоресцентным энергодисперсионным анализом на базе микроскопа TESCAN VEGA 3 SBU с приставкой OXFORD X-Max 50 с Si/Li (TESCAN, Чехия). Результаты. Проведена серия экспериментов по синтезу карбидов вольфрама в дуговом разряде постоянного тока из вольфрамового концентрата руды, в результате рентгенофазового анализа полученных образцов, растровой электронной микроскопии, совмещенной с энергодисперсионным анализом химического состава полученных из рудного концентрата образцов, было установлено, что в продуктах электродуговой переработки можно идентифицировать фазы карбида вольфрама WC и W2C, при этом полная переработка исходного сырья наблюдается при длительности электродуговой обработки не менее 30 с (при энергии дуги не менее 95 кДж). Было установлено, что с увеличением времени синтеза доля W2C убывает, при этом доля карбида вольфрама WC возрастает.

The relevance of the study is related to the growing world consumption of tungsten carbide based materials and its possible application in many various fields: cutting tools manufacturing, powder, metallurgy catalysis, etc. In this case the search for new energy effective lowcost methods for tungsten ores processing is a well-known important topic. The aim of the study is to carry out the research for finding out the operation parameters of vacuum-free arc plasma synthesis of tungsten carbides in atmospheric plasma using tungsten-containing ore concentrate as an initial material, which provide the spontaneous selfshielding effect of the reaction volume from atmospheric oxygen. Objects: synthesis of tungsten carbide in a DC arc discharge plasma from a tungsten-containing ore concentrate by a non-vacuum method. Methods: vacuum-free electric arc synthesis method, X-ray powder diffractometry on a Shimadzu XRD 7000s X-ray diffractometer ([lambda]=1,54060 A), scanning electron microscopy using a TESCAN VEGA 3 SBU microscope (TESCAN, Czech Republic) equipped with an attachment for energy dispersive analysis (EDS) ODS Max 50 with Si/Li crystal detector. Results. A series of experiments was carried out on the synthesis of tungsten carbides in a DC arc discharge from tungsten ore concentrate, as a result of X-ray diffraction data of several obtained samples, scanning electron microscopy and analysis, it was found that the phases of tungsten carbide WC and W2C can be identified in the products of electric arc processing of ore concentrate, while complete processing of the initial material is observed with the duration of electric arc processing not less than 30 s (with an arc energy of not less than 95 kJ). According to the obtained data with an increase in the synthesis time, the proportion of W2C decreases, while the proportion of tungsten carbide WC increases.