鉬焙砂昇華法生產三氧化鉬

三氧化鉬的熔點,沸點均較低,其熔點為795℃沸點為1155℃。三氧化鉬在熔化前就已開始昇華,當溫度達900~1100℃時,蒸發已相當快。氣相的三氧化鉬是以重聚合分子(MoO3)3狀態存在。純三氧化鉬隨溫度變化,其蒸汽壓的變化見下表。

表溫度與三氧化鉬蒸汽壓關係

溫度(℃)

600

610

625

650

720

750

800

蒸汽壓(Pa)

0.00

1.20

2.40

6.67

79.99

233.31

1346.55

溫度(℃)

850

900

950

1000

1050

1100

1150

蒸汽壓(Pa)

3119.74

7186.06

14012.14

26504.41

38436.73

63487.94

101324.7

 

 液態三氧化鉬上面的蒸汽壓與溫度之間關係,可用如下方程式表示:

LgP(MoO3)3=-

1024580

+1101.2

T

 

式中P——(MoO3)3蒸汽壓(Pa);T——標定溫度(K)。

此時,蒸發熱△H蒸=147KJ/mol,蒸發熵△S蒸=103J/mol。

 純 三氧化鉬的蒸發速度隨氣流溫度,速度而變化。即與重聚分子(MoO3)3從液面遷移出的速度相關。當氣流速度在0.2~0.3cm/s時,氣流溫度為 900℃,純三氧化鉬蒸發速度為12.3kg/(m2·h),氣溫升至1100℃後,蒸發速度驟升至110kg/(m2·h)。

昇華法生產 高純三氧化鉬的原料是工業鉬焙砂,其中含有不少雜質,它們混入液體三氧化鉬內,將降低三氧化鉬的蒸汽壓,因而降低三氧化鉬的蒸發速度。雜質含量愈高,影響 愈明顯。同一原料隨蒸發的持續進行,殘餘物中雜質比率也明顯加大。所以,生產實踐中三氧化鉬蒸發速度也在逐漸下降。在1000℃和氣流速度2.3cm/s 條件下,三氧化鉬從含MoO348%~50%的鉬焙砂中蒸發速度僅為10~20kg/ (m2·h)。

鉬焙砂所含雜質都是隨鉬精礦帶入的。 它們包括:氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化鉛、氧化銅、氧化鋅及二氧化矽等。對三氧化鉬蒸發速度影響最大的是那些能生成穩定鉬酸鹽並在昇華溫度 (950~1100℃)下也不分解的鈣、鎂、鉛、鐵的氧化物雜質。顯然,這些鉬酸鹽中的鉬是無法昇華出三氧化鉬。至於氧化銅、氧化鋅與三氧化鉬生成的 CuMoO4、ZnMoO4在≥900℃後就已分解;二氧化矽與三氧化鉬間不發生化學反應。而PbMoO4不僅儲留了MoO3而且因為它的沸點為 1060℃與MoO3顯著昇華溫度一致,在1000~1100℃時,蒸汽壓也相當可觀,會隨三氧化鉬同時蒸發進人高純三氧化鉬產品。所以,對用於昇華法生 產高純三氧化鉬的鉬焙砂含鉛量要求較嚴。當含量較高時,應嚴格控制昇華溫度,不應高於1000℃。但是,不管是否參予三氧化鉬的反應,所有雜質都會影響三 氧化鉬的昇華速度。


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