Влияние энергетики процесса безвакуумного электродугового синтеза на продукт переработки вольфрамового рудного концентрата

Abstract

Актуальность исследования обусловлена проблемой развития методов получения карбида вольфрама, особенно из вольфрамсодержащих отходов. В качестве решения предлагается безвакуумный электродуговой метод, отличающийся простотой эксплуатации и дешевизной по сравнению с прямым аналогом - электродуговым методом в защитной газовой среде. Полученный продукт может быть применен в качестве носителя катализатора в реакциях получения водорода. Цель: определить силу тока и введенную в систему энергию, необходимые для получения продукта с преобладанием гексагональной фазы карбида вольфрама WC из вольфрамового рудного концентрата безвакуумным электродуговым методом, и исследовать образец, в котором преобладает фаза карбида вольфрама. Объект: электродуговой синтез порошка на основе карбида вольфрама в открытой воздушной среде из вольфрамового рудного концентрата. Методы: измельчение в шаровой мельнице SAMPLE SPEX 8000M, магнитная сепарация, безвакуумный электродуговой метод синтеза, рентгенофазовый анализ на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD 7000 s (λ=1,54060 Å), сканирующая электронная микроскопия, совмещенная с рентгенофлуоресцентным энергодисперсионным анализом на базе микроскопа TESCAN VEGA 3 SBU с приставкой OXFORD X-Max, просвечивающая электронная микроскопия в сочетании с энергодисперсионной спектроскопией и дифракцией электронов на выбранной области на базе микроскопа JEM-2100F, растровая электронно-ионная микроскопия на базе микроскопа QUANTA 200 3D. Результаты. Построена зависимость фазового состава продукта безвакуумного электродугового синтеза при значениях силы тока от 50 до 220 А; методом корундовых чисел определена массовая доля каждой из идентифицируемых фаз в продукте синтеза; определены ток и введенная в систему энергия, обеспечивающие наибольшую долю карбида вольфрама WC в продукте синтеза; проведено исследование продукта, содержащего наибольшую долю карбида вольфрама WC, методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.

Relevance. The problem of developing methods for obtaining tungsten carbide, especially from tungstencontaining waste. As a solution, a non-vacuum electric arc method is proposed. It is easy to operate and cheap compared to a direct analogue (arc discharge method in inert gas atmosphere). The resulting product can be used as a catalyst carrier in hydrogen production reactions. Aim. To determine the current and the energy entered in the system, it is necessary to obtain a product with a largest proportion of the hexagonal phase of tungsten carbide WC from tungsten ore concentrate by a nonvacuum electric arc method and investigate a sample with the largest proportion of tungsten carbide phase. Object. Electric arc synthesis in open air from tungsten ore concentrate. Methods. Grinding in a SAMPLE SPEX 8000M ball mill, magnetic separation, non-vacuum electric arc method of synthesis, X-ray phase analysis on a Shimadzu XRD 7000s X-ray diffractometer (λ=1.54060 Å), scanning electron microscopy combined with X-ray fluorescence energy-dispersive analysis based on a TESCAN VEGA 3 microscope SBU with OXFORD X-Max prefix, transmission electron microscopy combined with energy dispersive spectroscopy and selected area electron diffraction based on the JEM-2100F microscope, scanning electron-ion microscopy based on the QUANTA 200 3D microscope. Results. The authors have built the dependence of the phase composition of the product of non-vacuum electric arc synthesis on current from 50 to 220 A. Mass fraction of each of the identified phases in the synthesis product was determined using the reference intensity ratio. The current and the energy entered in the system, which provide the largest proportion of tungsten carbide WC in the synthesis product, are determined. The authors studied the product containing the largest proportion of tungsten carbide WC using scanning and transmission electron microscopy methods.