一种闭路循环制备二硫化钨的清洁工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钨化合物清洁生产工艺，尤其是涉及一种闭路循环制备二硫化钨的清洁工艺。
【背景技术】
[0002]传统能源的日益匮乏和环境日趋恶化，极大地促进了新能源及节能减排的发展，开发新能源和节约能源犹如硬币正反两面，缺一不可，两方面具有同重要的地位。世界上使用的能源大约有1/3?1/2消耗于摩擦。如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨擦损耗，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。
[0003]二硫化钨是非常优良的新兴减摩节能材料，其性能大大优于传统的石墨和二硫化钼，它的理化性能十分优异，被誉为新“润滑之王”，它的摩擦系数仅为0.03，干摩擦性能比其它材料都好，它能在高温高压下使用。
[0004]并且，二硫化钨也是一种优异的脱硫和加氢催化剂，广泛的用于石油化工行业。同时，它的良好光电性能使其在光电材料领域有广泛的应用。目前，二硫化钨的制备方法主要有传统高温固相合成法、化学气相沉积法、高温热分解法、水热法，以上制备的二硫化钨的产量都非常小，存在硫淤积反应器不能连续生产，sox、h2s、nh3气体排放污染环境，H2易爆炸，转化率低，二硫化钨纯度不高等问题。
[0005]通过钨粉与硫粉反应制得二硫化钨的方法早已有之，但在生产过程中出现了钨粉硫粉研磨时间不够，混合粉末不能充分分散与活化，反应效率与反应产物纯度下降。同时，在多余硫液化采出阶段，不添加合适的润滑材料，部分硫会粘附在反应器壁底部，长时间生产会造成硫堵塞反应器，必须经常开炉清理，严重影响生产效率与设备使用率。
【发明内容】
[0006]针对以上问题，本发明的目的是在于提供一种操作简单、工艺流程短、成本低廉、清洁环保的二硫化钨生产工艺；该工艺有效克服了现有技术存在流程长、产率低、污染重的现状，实现了二硫化钨的高效清洁生产，达到节能减排、高效利用原料的目的。
[0007]本发明的制备二硫化钨的清洁工艺，采用的是高温合成法，具体步骤如下:
1)钨与硫的混合与活化
将钨粉、硫粉与二硫化钨按比例送入混料机混合，然后将混合粉送入球磨机进一步混合和活化，钨粉、硫粉与二硫化钨摩尔比为1000:(2000?6000): (1?50)，混料时间5?40min，磨料时间5?200min ；
2)高温反应
对步骤1)所得活化混合粉装舟，氩气保护下，于反应管高温区进行高温反应，反应温度230?850°C，控制反应时间在1?24h，制备二硫化钨粉末；
3)硫回收对步骤2)所得蒸汽，在氩气带动下进入分段反应管气流下端低温区，在低温区硫蒸汽形成含硫块的硫溶液，装二硫化钨真空装置与低温区管壁相连，向下侧管壁添加二硫化钨，让硫溶液中二硫化钨质量分数为0.05%?10%，在二硫化钨的减摩润滑作用下硫溶液通过反应管低温区下侧排液口进入硫回收装置，回收含二硫化钨的硫块返回与钨粉混合回用；
4)二硫化钨粉末后处理
由步骤2)制得二硫化钨的推舟通过分段反应管低温区和冷却区降至室温，过筛分机和磨料机，获得需要粒度的二硫化妈粉末。
[0008]分段反应管低温区位于反应管后端，占反应管长度的1/5?1/3，温度112?445。。。
[0009]本发明所加原料元素成分简单，为钨和硫元素，混合和活化过程中添加二硫化钨作为分散剂和活化剂，降低钨粉和硫粉的活化时间，惰性气氛保护下在分段反应管中反应无其它副反应和副产物，分段反应管低温区添加二硫化钨，增加硫溶液的润滑性能，硫顺利进入硫回收装置回收再利用。二硫化钨良好的润滑性能和分散性能很好的解决了生产中遇到的问题，并且本身作为产物而言不会带来外加杂质，增加处理工艺。
[0010]本发明获得了突出的技术效果，实现了二硫化钨的清洁高效生产。在钨粉和硫粉中添加二硫化钨，降低活化时间，活化混合物不需要进行再处理，增加效率和节约能源，通过分段反应管低温区添加二硫化钨，让硫从反应管中顺利分离出来，不会粘附在反应管管壁，堵塞硫出口，形成截流，操作能够长时间进行，实现二硫化钨的连续性生产，同时多余硫以硫单质的形式得到回收利用，避免了废气、废渣的排放，具有显著的经济效益和社会效益。本发明的方案操作简单、流程短、能耗少、成本低、对环境友好，有利于资源的最大化利用，满足工业发展的需要。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例
[0012]以下实施例旨在对本
【发明内容】
进一步说明，并不限制本发明权利要求的保护范围。
[0013]实施例1
称取2000克钨粉，按钨粉、硫粉和二硫化钨的摩尔比为1000:2000:1配料，在混料机中混合30min，转入磨料机球磨120min，然后装入多个5L陶瓷舟中，依次送入已置换了氩气的分段式反应管，先到高温区，温度600°C，控制加舟频率，使每个陶瓷舟在高温区停留时间lh，然后进入分段反应管低温区112°C?445°C，停留时间lh，与此同时，装二硫化钨的真空装置从低温区侧壁向下侧管壁加入二硫化钨，让低温区下侧管壁开液体流出口流出的硫溶液含二硫化钨0.05%，然后陶瓷舟推入冷却区，停留时间0.5h，陶瓷舟冷却至室温，得到黑色粉末，为六方晶型片状纳米二硫化妈粉末，所制二硫化妈产率为98.04%, 二硫化妈纯度98.13% ;硫回收装置回收硫为总硫的9.21%。
[0014]实施例2
称取2000克钨粉，按钨粉、硫粉和二硫化钨的摩尔比为1000:6000:50配料，在混料机中混合lOmin，转入磨料机球磨15min，然后装入多个5L陶瓷舟中，依次送入已置换了氩气高温区温度650°C的分段反应管中，控制加舟频率，使每个陶瓷舟在高温区停留时间3h，然后进入分段反应管低温区112°C?445°C，停留时间lh，与此同时，装二硫化钨的真空装置从低温区侧壁向下侧管壁加入二硫化钨，让低温区下侧管壁开液体流出口流出的硫溶液含二硫化钨8%，然后陶瓷舟推入冷却区，停留时间0.5h，陶瓷舟冷却至室温，得到黑色粉末，为六方晶型片状纳米二硫化钨粉末，所制二硫化钨产率为99.93%，二硫化钨纯度99.96% ；硫回收装置回收硫为总硫的66.67%。
[0015]实施例3
称取2000克钨粉，按钨粉、硫粉和二硫化钨的摩尔比为1000:3000:10配料，在混料机中混合lOmin，转入磨料机球磨15min，然后装入多个5L舟中，依次送入已置换了氩气高温区温度650°C的分段反应管中，控制加舟频率，使每个陶瓷舟在高温区停留时间3h，然后进入分段反应管低温区112°C?445°C，停留时间lh，与此同时，装二硫化钨的真空装置从低温区侧壁向下侧管壁加入二硫化钨，让低温区下侧管壁开液体流出口流出的硫溶液含二硫化钨2%，然后陶瓷舟推入冷却区，停留时间0.5h，陶瓷舟冷却至室温，得到黑色粉末，为六方晶型片状纳米二硫化钨粉末，所制二硫化钨产率为99.91%，二硫化钨纯度99.98% ;硫回收装置回收硫为总硫的33.32%。
【主权项】
1.一种闭路循环制备二硫化钨的清洁工艺，其特征在于，包括以下步骤: 1)钨与硫的混合与活化 将钨粉、硫粉与二硫化钨按比例送入混料机混合，然后将混合粉送入球磨机进一步混合和活化，钨粉、硫粉与二硫化钨摩尔比为1000:(2000?6000): (1?50)，混料时间5?40min，磨料时间5?200min ； 2)高温反应 对步骤1)所得活化混合粉装入推舟，氩气保护下，于反应管高温区进行高温反应，反应温度230?850°C，控制反应时间在1?24h，制备二硫化钨粉末； 3)硫回收 对步骤2)所得蒸汽，在氩气带动下进入分段反应管气流下端低温区，在低温区硫蒸汽形成含硫块的硫溶液，装二硫化钨真空装置与低温区管壁相连，向下侧管壁添加二硫化钨，让硫溶液中二硫化钨质量分数为0.05%?10%，在二硫化钨的减摩润滑作用下硫溶液通过低温区下侧排液口进入硫回收装置，回收含二硫化钨的硫块返回与钨粉混合回用； 4)二硫化钨粉末后处理 由步骤2)制得的二硫化钨由推舟通过分段反应管低温区和冷却区降至室温，过筛分机和磨料机，获得需要粒度的二硫化妈粉末。2.根据权利要求1所述的闭路循环制备二硫化钨的清洁工艺，其特征在于，步骤3)所述分段反应管低温区位于反应管后端，占反应管长度的1/5?1/3，温度112?445°C。
【专利摘要】本发明公开了一种闭路循环制备二硫化钨的清洁工艺，钨、硫、二硫化钨的摩尔比为1000：(2000～6000)：(1～50)，先混匀和球磨机活化，然后在惰性气氛下送入分段箱式反应管，在反应管高温区230～850℃保温1～24h，在反应管空冷低温区增加硫回收装置实现硫回收再利用，在冷却区水冷却作用下降至室温得到二硫化钨。装二硫化钨真空装置与反应管低温区侧壁连接，添加二硫化钨，让硫溶液中含0.05%~10%的二硫化钨。本发明工艺流程闭路循环、硫完全使用，解决了传统二硫化钨生产工艺普遍存在SOX、H2S、NH3有毒气体排放污染环境、硫利用率低、外加能源高的问题，具有工艺简单、成本低廉、清洁环保的优点。
【IPC分类】C01G41/00
【公开号】CN105271415
【申请号】CN201510730246
【发明人】李焌源, 黄慧, 牛博, 戴嘉超, 罗小媚, 吴尔京
【申请人】湖南省华京粉体材料有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月2日