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还原法


三水锰矿 / 2021-07-24

第五节还原法

 应用还原法制备金属粉末,有熔盐电解法,用碳还原法和用一氧化碳或氢的还原法等。用氢还原金属氧化物或金属盐,生成的金属粉末纯度高,而且大多数粒子是多孔的。因此,还原法是制备金属粉末化剂最常用的方法。除用纯氢还原外,在某些情况下,也可用水媒气、氯氢混合物、纯一氧化碳、甲醇乙醇蒸气、氢与的混合物等进行还原反应。

 

平均粒径,μ 最高温度,℃ 氢气 管中的WO3重量克/毫升

0.5

2.0

4.0

8.0

10.0

800

830

900

1130

1200

干燥

干燥

干燥

75℃的水饱和

85℃的水饱和

0.05

0.5

1.0

1.5

2.0

 

     常用的容易还原的氧化物有CuO、NiO、CoO等。这些金属氧化物在氢的作用下容易还原成金属,并且比表面大。

    金属粉末的粒子大小与分布、粒子形态、表面状态等决定于还原的条件。因此,用还原法制备催化剂的活性也依赖于还原条件。 表2-7是粉末的粒径与形成条件。由于每种催化剂需要的还原条件各不相同,因此对于这个过程不能做出统一的规定。铜催化剂的还原温度是180~200℃,镍催化剂的还原温度是250~300,而钴催化剂的还原温度则高达400℃。还原温度和时间对活性有很大影响。例如:

   已还原的化剂在冷却时可能吸附相当多的氢,因此它们常常能自燃。为了避免这点,最好在使用前还原或者把己还原的催化剂保存在含有氢、二氧化碳或氮的密闭容器中。

   用氢还原法制造金属粉末的装置,分为由一个还原室的单一炉和连续改变温度的4~6室连续炉。不管哪一类型的炉子,重点放在还原条件的调节上。作为工业还原炉的例子,我们特举制造钨粉的连续插入式回转炉(如图2-7所示)。氧化钨由右侧的加料斗用螺旋自动地供给,通入倾斜的铬钢制的回转圆筒还原管。将不含水和氧的高纯度氢气由左侧逆方向导入,即和 氧化钨接触进行还原反应生成金属粉末和水,还原后的金属粉末从左倾流出来。还原温度由500℃到800~1000℃,温度的分布按照粉末的还原进程由右至左逐渐上升。还原的粉末不能和空气接触,以防燃烧。为了把钨的粒度调节到所要求的大小,使用比还原化学计量显著多的氢气,所以使用后要把氢精制后再循环使用。

 


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