CN1009074B

CN1009074B - 粗晶-碳化钨生产方法

Info

Publication number: CN1009074B
Application number: CN87107470A
Authority: CN
Inventors: 查利斯·詹姆斯·塔里; 扎克·D·弗朗克
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1990-08-08
Also published as: DE3790821T1; CN87107470A; CA1288572C; US4834963A; KR940001658B1; WO1988004649A1; KR890700113A

Abstract

在生产一碳化钨粉的铝热法中，往反应进料中加入一定量的金属铁，以将计算的反应温度控制在约4372至约4500°F的范围内，这一方法现在能用来生产粗晶碳化钨粉末，其中Ti、Ta和Nb的含量非常低，并且总的含碳量只在很狭窄的范围内变化。

Description

本发明涉及粗晶一碳化钨粉末的生产以及由它制成的粉末。

过去，一碳化钨粉末主要由两种方法生产，即直接碳化法和铝热法（又称为宏量法）。直接碳化是在大约1400℃至1700℃，用细粉碳把金属钨、钨酸或氧化钨粉末碳化，这种方法产生的是细的、形状很不规则的粉末，其典型的颗粒大小约在2至8微米之间。

用这种方法生产的粉末，Ti、Ta和Nb的含量很低，但总的碳含量却难于控制，各批产品含碳量都不同，一般在5.98到6.25（重量）%范围之间。虽然这种粉末适用于用普通的粉末冶金技术进一步加工成为烧结碳化物产品，例如采掘和金属切削工具的刀头，但其碳含量围绕碳化钨的化学计量含碳值（6.13w/o）上下变化，如果不通过均匀地混入碳（对于不足WC化学计量的产品，即碳含量＜6.13的）或钨或WC（对于超过WC化学剂量的产品，即碳含量＞6.13的），使产品的碳含量得到适当的调整，则在烧结过程中会产生不稳定性。

铝热法已在philip C.Mc kenna的美国专利3，379，503中详细叙述（已转让给Kennamctal公司，其说明书已收入进行全面参考）。铝热法也由E.N.Smith在“Metal Powder Report”杂志第35卷第2册（1980年2月）第53，54页上发表的题为“直接生产-碳化钨的宏量方法”一文中详细叙述过。在基于以上述专利为基础的工业生产方法中，钨矿精矿砂和氧化铁的混合物用金属铝还原，同时用一种碳源如碳化钙和碳进行碳化。如果所用的钨矿精矿砂中不存在足够量的锰，需要时可加入锰源。此外，有时也加入由以前各批铝热法生产所生成的工厂残渣（即炉渣），其中主要包含氧化钙，有时也加入铝酸钙。

调整反应物，使之在大约4433°F（2445℃）计算的温度上建立一种自持的放热反应。为使操作容易和便于调节反应，将炉料分成重量基本相同的等份，各自包装于薄铝片制成的袋内，以便逐渐进料并维持反应。

从工业生产的经验中发现，存在一个温度范围，其中计算的温度不应偏离最大值，约4500°F（2482℃）或最小值，约4372°F（2412℃），以使得不希望得到

的碳化物相如W₂C和别的碳化不足的M₃W₃C型化合物如Fe₃W₃C的生成量减至最小。为使反应维持在合适的计算温度范围之内，过去已经发现必需把低品位的钨矿精矿砂（钨含量低于55w/o）与高品位的钨矿精矿砂混合。低品位精矿砂中的杂质起稀释剂的作用，以帮助控制和降低计算的反应温度。

因为低品位钨矿精矿砂中也不包含象高品位钨矿精矿砂中那样多的氧，因此需要加入铁的氧化物如轧制铁鳞或铁矿粒，以提供和铝反应的附加的氧源。铁氧化物的铁有助于控制反应池的流动性，后者是由钨对铁加锰的比率所决定的。已发现为了使WC和反应过程中生成的炉渣适当地分离，并得到形成良好的大的WC结晶，W对Fe+Mn的比率应维持在大约2.125。

和高品位的矿砂相比，使用低品位钨矿精矿砂常包含较高的Ti、Nb和/或Ta等杂质含量，它们在过程中碳化，形成在生成的一碳化钨粉末中的碳化物固溶体。

反应是在圆形反应炉中进行的，炉中应能承受达到的温度，不受反应产物的影响。设计的反应炉用有绝缘碳背衬的厚石墨板作为内壁，把热损失减至最小;外壁由高温耐火砖砌成。炉顶用耐火砖部分地覆盖，并留有供进料和反应气体逸出的中心开口。

典型的炉料包含70，000公斤反应物，即：钨矿精矿砂，氧化铁，铝和碳化钙，还可包含一些工厂残渣、碳和锰源。全部还原和碳化反应约需60分钟，产生大约25，000公斤-碳化钨。

上述铝主要是铝桶的碎片，估计其中含有4w/o的金属铁，这主要是混入的钢桶的碎片。这些铝桶的碎片也含有Ti的杂质，主要来自桶上的油漆。

准备进行反应前，反应炉被预热至大约800℃。住已预热的炉内投入下述物质引发反应：（1）几袋含有下述组分的起始化合物的铝袋：24w/o细粉铝、71.9w/o氧化铁、2.4w/o氯酸钾和1.7w/o的硫。（2）几袋含有铝粉、氧化铁、碳化钙的起始或加热用混合物的铝袋。一旦形成融熔的铁池，为使反应维持在基本稳定的状态，应以必需的速度投入主要的炉料。

在反应终了时，将反应炉及炉内反应产物冷却，这时下层形成重的晶状物体层，上层形成炉渣层。晶状物体中含有约60至63w/o的WC，其余主要是金属铁、锰、过量的金属铝以及小量的炉渣物质。晶状物体与炉渣分离并被破碎。然后用水洗除去过量的碳化钙，并用含有H₂SO₄、HCl和小量HF的酸溶液处理以除去铁、锰和铝。再用通常的矿物分离方法最终清洗-碳化钨结晶。得到的WC粉末比用直接碳化法生产的WC粉末要粗，大多数粉末的粒度粗于400筛目（即37微米）。最终的粉末，称为粗晶WC粉末，所含的杂质量示于表Ⅰ。

但这些粉末中Ti，Ta和Nb的含量可各自高达1.00w/o、0.20w/o和0.20w/o。用铝热法生产的WC粉末的总含碳量的一般范围为6.18至6.20w/o。这些高于化学计算量的碳含量是存在Ti，Nb和/或Ta的一种反映，它们作为碳化物固溶体存在于最终产品中。

这些粉末，特别是那些较粗筛目的部分，用于表面硬化和支承金刚石的粘结粉末混合剂。此外，研磨减小颗粒大小后，这些粉末也被成功地用于制造采掘工具的烧结碳化物刀头。

在最后的这种应用中，由于与直接碳化法生产的WC粉末相比，粗晶WC的总含碳量有较好的一致性，因此用粗晶WC一般可制成较高质量的工具刀头。但是，在粗晶WC材料中存在能形成立方体碳化物的元素，使得制造这些烧结的碳化物工具刀头变得复杂了，就目前情况，是在烧结碳化物刀头的成型过程中采取特别不同的步骤，以保证碳化物固溶体（如WTiC）相均匀地分布在最终的烧结产物中。认为这些物相的簇集会降低最终低结产品的强度。

粗晶WC粉末可以容易地通过其中存在的清晰的有角的晶体而与直接碳化生产的粉末相区别。

因此，很清楚，需要一种新的生产WC粉末的方法，这种方法可以生产具有严格地控制的碳含量的粗晶WC粉末，同时又具有很低的Ti、Ta和Nb的含量。

现在已发现，生产粗晶-碳化钨的铝热法的计算温度能够通过将金属铁与钨矿精矿砂混合的方法来适当地调节，所用的钨矿精矿砂最好只含有小量低品位矿砂，更好是不含低品位矿砂。通过限制所用的低品位矿砂的用量，将产生较少的矿渣，因而在给定容量的反应炉中，就会为晶状物体留下更多的空间。此外，对于一定重量的矿砂，高品位矿砂比低品位矿砂将生产出更多的碳化钨。因为金属铁是作为一种矿渣，它由反应中吸热。此外，为满足所需的W对Fe加Mn的比率所需要的铁的氧化物，如Fe₃O₄的量，此时也能按加入金属铁的量成比例地减少。

通过用金属铁，现在能使不希望的杂质（即Ti，Nb，Ta）的量降低，因为这些杂质一般在低品位矿砂中的含量较高。在反应进料中最好只用那些没有上油漆的铝桶片可更进一步地降低钛含量。这样，我们也已经发现用这种新方法现在已能生产出高纯度的粗晶一碳化钨粉末，它最多也只含有很低浓度的固溶体碳化物相。

按照本发明，提出了一种由钨矿精矿砂的混合物制造粗晶-碳化钨的方法。混合物至少应含有55w/o的钨，至少含有57w/o的钨更好。组成矿砂混合物的各钨源最好也都含有大于55w/o的钨。此外，混合物应含有少于或等于0.03w/o的Ti，0.03w/o的Ta和0.03w/o的Nb。

这种钨矿精矿砂的混合物最好既包含黑钨矿又包含白钨矿精矿砂。

本发明包括下列各工序：

（1）提供一种反应进料，它是由上述钨矿精矿砂的混合物、碳化钙、金属铝、氧化铁和金属铁所组成。进料中每公斤钨应有高达0.43公斤的氧化铁，进料中每公斤钨应有0.04～0.31公斤的金属铁

（2）调整反应进料，以提供一种自持放热反应，一经点燃，可使进料的计算操作温度达到约4372°F至约4500°F范围之内，同时生成结晶-碳化钨的晶状物体，其中所含的残余碳化钙、金属铝的量可使反应结束时提供一种还原条件;

（3）把第一批反应进料投入炉中并将它点燃;

（4）逐渐往炉中投入其余的反应进料，投入的速度应能使反应连续地、基本平稳地进行;

（5）将晶状物体与反应产生的炉渣分离;

（6）由晶状物体中回收结晶的-碳化钨。

按照本发明的另一种优选的实施方案是，将一种由金属铝，氧化铁和碳化钙组成的加热炉料放进反应炉中，并在引入反应炉料之前先将它点燃。

也已经发现，按照本发明，现在能生产出粗晶碳化钨粉末块，含有不多于0.03w/o的Ti、0.03w/o的Ta和0.03w/o的Nb，并且总的含碳量在大约6.14至6.16之间。

在研究本发明的下述详细描述之后，上述发明的这些和其它方面的特色将变得更加清楚。

本生产方法和WC粉末是对Mc Kenna的美国专利3，379，503中描述的铝热法及其生产的WC粉末的一种改进，参照下面的例子可以更好地了解本发明。这些例子仅用于解释本发明。

按照本发明，按表Ⅱ所示的重量（公斤）制成加热炉料和反应炉料，被分配成第一和第二炉料。表Ⅱ中所列的各批钨矿精矿砂和金属铁粉的组成列于表Ⅲ。可以清楚地看出，两批白钨矿（CaWO₄）和两批黑钨矿（FeMnWO₄）混合后，形成含有59.66w/o的钨，0.03w/o的Ta，0.02w/o的Ti，0.02w/o的Nb的混合物。其中一批白钨矿精批料是低品位的，含47.83w/o的W，但它也含有很低的Ta、Ti和Nb。（各为0，00，0.01和0.00w/o），混合物中金属铁对钨的比率为0.07。炉料中轧制铁鳞（Fe₃O₄）对钨的比率为0.27。

按照本发明，反应炉料中金属铁相对钨的比率在每公斤钨中可高达0.31公斤金属铁。这一上限是根据最低的计算温度4372°F确定的，这时白钨矿对黑钨矿的重量比为40/60，所有的轧制铁鳞（Fe₃O₄）都用金属铁替换。

当黑钨矿精矿砂含有55w/o或更多的钨时，应按本发明添加金属铁，以降低计算的反应温度。添加的铁量最好是进料中每公斤钨至少有0.04公斤的金属铁。因为最好将W/Fe+Mn的比值维持在2.125，因此任何金属铁的添加都应由轧制铁鳞输入的铁中减少同等的数量。这里添加的铁可以纯铁的形式、也可以铁基合金的形式加入，例如用商品钨铁合金。

在形成的总的矿砂混合物中白钨矿和黑钨矿矿砂的重量百分数最好各约为百分之34和66，如表Ⅲ中所示。我们已经发现，这一比例之所以较好，是因为由白钨矿反应所生成的CaO在这种比例时相信有助于提供反应过程中产生的炉渣以适合的浓度和组分。

在这一反应中所用的黑钨矿精矿砂中含有钨铁矿FeWO₄钨锰矿MnWO₄，人造钨锰矿和人造钨铁矿。这里可用人造的白钨矿代替所用的天然白钨矿精矿砂。

如表Ⅲ中所示，工厂残渣，例如以前的铝热法反应所留下的炉渣，可将其加入精矿砂中重新使用。对于40，000公斤的精矿砂炉料，加入的炉渣最好不要超过3500公斤，因为加入的炉渣减少了炉中提供给晶状物体的空间。在这一实例中，用了2400公斤的炉渣。炉渣是由氧化钙和铝酸钙所组成（CaO·Al₂O₃和CaO·2Al₂O₃），它也可以含有少量碳和活性钨如WO₃。在本实施例所用的炉渣中不存在C和WO₃。

在铝热反应中，可认为发生了下述反应：

（A）黑钨矿

（B）白钨矿

（C）活性钨（来自矿渣）

（D）轧制铁鳞

（E）FeO（黑钨矿中过量的铁;即所用黑钨矿中实测的铁含量减去理论铁含量）。

在本例中所需的金属铁、铝、Ca₂C、C、Mn、Fe₃O₄的量（即它们的量的比例）计算如后：按照上述反应方程式、钨矿精矿砂和矿渣的化学组分和量（即各种成分的比例）如上所述、反应炉料中W/Mn+Fe的比率保持在2.125，计算的反应温度为4433°F

Ⅰ.碳的需要量

碳化钙：

基于理论需要量的132.50%计算

1.精矿砂中钨反应的总摩尔数

（精矿砂中总的钨进料量÷183.86） 129.79

2.矿渣中活性钨的总摩尔数

（残渣中总的活性钨进料量÷183.86） 0.00

3.所需CaC₂的总摩尔数

（（1.×0.5）+（2.×0.3）） 64.90

4.加入的CaC₂的总摩尔数

（3.×（理论量的132.50%×0.01）） 85.99

5.过量的CaC₂摩尔数

（4.-3.） 21.09

6.加入的CaC₂

（4.×64.1）÷（80.00%CaC₂×0.1） 6890

＊译注：这里1.代表第1项中计算的结果，下同;余类推）

以石油焦炭或其它碳源的形式附加的碳

基于所需添加碳的45%计算

7.所需添加的碳

（（总的钨进料量÷0.9387）-总的钨进料量）

×添加碳的45.00%×0.01）） 701.27

8.添加的碳的总摩尔数

（7.÷12.01） 58.39

9.加入添加的碳量

（7.-总的游离碳输入量） 701

Ⅱ.基于W/Fe+Mn＝2.125所需的Fe+Mn

精矿砂

10.预定品位，%钨（包含金属铁） 57.2

11.为达到预定品位所需的金属铁

（（精矿砂中总的钨量÷（预定品位×0.01））

-总的矿砂重量 1720.0

12.由黑钨矿中可得到的总的Fe+Mn的量

4811.5

13.由白钨矿中可得到的总的Fe+Mn的量

34.5

14.由精矿砂和金属铁中可得到的总的Fe

+Mn的量 6566.0

15.黑钨矿中理论的F+Mn的量

（黑钨矿中的钨量×0.3038） 4802.4

16.以FeO的形式存在的过量Fe

（12.-15.） 9.1

17.以FeO的形式存在的过量Fe的摩尔数

（16.÷55.85） 0.16

18.需要的总的Fe+Mn的量

（精矿砂中总的钨量÷2.125） 11229.9

19.由轧制铁鳞和Mn矿中加入的Fe+Mn

（18.-14.） 4663.9

20.所需的总的锰量

（总的黑钨矿重量×0.05） 1320.0

21.由锰矿中加入的锰量

（20.-由精矿砂和金属铁中可得到的锰） 597.0

22.加入的锰矿

（（21.÷（来自锰矿中的锰量的48.00%×0.01））

1244

23.由轧制铁鳞加入的铁量

（19.-21.） 4066.9

24.加入的轧制铁鳞

（（23.÷轧制铁鳞的含铁量72.50%×0.01））

5610

残渣

25.由残渣中可得到的Fe+Mn 0.0

26.所需总的Fe+Mn量

（残渣中总的钨量÷2.125） 0.0

27.由轧制铁鳞中加入的铁量

（26.-25.） 0.0

28.加入的轧制铁鳞

（27.÷轧制铁鳞的含铁量72.50%×0.01） 0

精矿砂和残渣的组合

29.由精矿砂和残渣中轧制铁鳞加入的总的铁量

（23.+27.） 4066.9

30.由精矿砂中锰矿加入的锰量 597.0

31.添加的Fe+Mn氧化物源 4663.9

32.在追加的氧化物源中Fe+Mn的摩尔数

（31.÷55.85） 83.51

33.由锰矿加入的总的氧量

（（22.×（19.00×0.01）） 1374.5

34.由锰矿加入的总的氧量

（（22.×（19.00×0.01）） 236.40

35.在附加的氧化物源中氧的摩尔数

（（33.+34.）÷16.00）） 100.68

Ⅲ.基于理论所需量的128%计算所需的铝量

36.来自黑钨矿的钨的摩尔数

（黑钨矿中总的钨量÷183.86） 85.98

37.来自白钨矿的钨的摩尔数

（白钨矿中总的钨量÷183.86） 43.82

38.残渣中活性钨的摩尔数

（残渣中总的活性钨的量÷183.86） 0.00

39.黑钨矿反应所需铝的摩尔数

（36.×2.333） 200.59

40.白钨矿反应所需铝的摩尔数

（37.×1.667） 73.05

41.残渣反应中活性钨所需的铝的摩尔数

（38.×1.667） 0.00

42.以FeO型式存在的过量铁反应所需的铝的摩尔数

（17.×0.667） 0.11

43.附加氧源反应所需的铝的摩尔数

（35.×0.667） 67.15

44.所需总的铝摩尔数

（39.+40.+41.+42.+43.） 340.90

45.加入的总的铝摩尔数

（44.×1.28） 436.35

46.过量的铝摩尔数

（45.-44.） 95.45

47.以桶和袋形式加入的总的铝量

（45.×26.98） 11773

48.以袋形式加入的铝量

（估算的袋数×0.069公斤/袋） 386

49.以桶形式加入的铝量

（47.-48.） 11387

50.加入的桶

（（49.÷（96.00%×0.01）） 11861

Ⅳ.矿渣添加物

矿渣中的Fe

51.铝的桶片中的Fe

（50.×（100-96.00）×0.01 474.4

52.来自金属铁、白钨矿、矿渣和铝的Fe+Mn的摩尔数

（（11.+13.+25.+51.）÷55.85） 39.91

矿渣中的CaO

53.来自CaC₂添加物中的CaO

（6.×（（100-80%CaC₂）×0.01）） 1378.0

54.来自黑钨矿添加物中的CaO

（加入的总的黑钨矿的量-）黑钨矿中总的

钨量÷0.6054）） 288.8

55.来自白钨矿添加物中的CaO

（加入的总的白钨矿的量-）白钨矿中总的钨量

÷0.6385））-白钨矿中的Fe+Mn） 948.6

56.CaO矿渣的摩尔数

（（53.+54.+55.）÷56.08） 46.64

矿渣中的Al₂O₃

57.来自残渣中Al₂O₃的摩尔数

（来自残渣中总的矿渣量÷101.96） 23.54

残渣中的活性钨

58.残渣中活性钨的摩尔数

（残渣中总的活性钨的量÷183.86） 0.00

Ⅴ.温度的计算

反应的产物：

59.总的WC的摩尔数

（36.+37.+38.+58.） 129.80

60.总的Fe+Mn的摩尔数

（36.+17.+32.+52.） 209.56

61.总的CaO的摩尔数

（（36.×0.5）+（37.×1.5）+（38.×0.5）+56.）

155.36

62.总的Al₂O₃的摩尔数

（（36.×1.1667）+（37.×1.5）+（38.×0.8333）

+42.×0.3333）+（43.×0.5）+57.） 193.98

63.过量Al的摩尔数 95.45

64.过量CaC₂的摩尔数 21.09

65.附加碳的摩尔数 58.39

把反应产物77°F加热到5000°F：

66.WC

（59.×2.205磅/公斤×57，500BTU/

磅-摩尔） 1.646×10⁷

67.Fe

（60.×2.205磅/公斤×54，000BTU/

磅-摩尔） 2.495×10⁷

68.CaO

（61.×2.205磅/公斤×88，000BTU/

磅-摩尔） 3.015×10⁷

69.Al₂O₃

（62.×2.205磅/公斤×201，000BTU/

磅-摩尔） 8.597×10⁶

70.Al

（63.×2.205磅/公斤×39，000BTU/

磅-摩尔） 8.208×10⁶

71.CaC₂

（64.×2.205磅/公斤×109，000BTU/

磅-摩尔） 5.069×10⁶

72.C

（65.×2.205磅/公斤×27，500BTU/

磅-摩尔） 3.541×10⁶

73.升温至5000°F所需的总热量

（66.+67.+68.+69.+70.+71.+72.） 1.743×10⁸

把反应产物从77°F加热到4500°F：

74.WC

（59.×2.205磅/公斤×51，000BTU/

磅-摩尔） 1.460×10⁷

75.Fe

（60.×2.205磅/公斤×49，000BTU/

磅-摩尔） 2.264×10⁷

76.CaO

（61.×2.205磅/公斤×58，000BTU/

磅-摩尔） 1.987×10⁷

77.Al₂O₃

（62.×2.205磅/公斤×184，000BTU/

磅-摩尔） 7.870×10⁷

78.Al

（63.×2.205磅/公斤×35，000BTU/

磅-摩尔） 7.366×10⁶

79.CaC₂

（64.×2.205磅/公斤×99，000BTU/

磅-摩尔） 4.604×10⁶

80.C

（65.×2.205磅/公斤×24，500BTU/

磅-摩尔） 3.090×10⁶

81.加热到4500°F所需的总的热量

（74.+75.+76.+77.+78.+79.+80.） 1.509×10⁸

82.由4500°F升温到5000°F所需的热量

（以BTU为单位）

（73.+81.） 2.348×10⁷

83.每BTU升高的温度

（500°F÷82.） 2.13×10^-5

在77°F时的反应热：

84.来自黑钨矿反应的热量

（36.×2.205磅/公斤×483，900BTU/

磅-摩尔） 9.17×10⁷

85.来自白钨矿反应的热量

（37.×2.205磅/公斤×305，100BTU/

磅-摩尔） 2.948×10⁷

86.来自残渣反应中活性钨的热量

（38.×2.205磅/公斤×376，794BTU/

磅-摩尔） 0.000

87.来自附加的氧源反应的热量

（43.×2.205磅/公斤×178，632BTU/

磅-摩尔） 2.645×10⁷

88.来自以FeO反应形式的过量Fe的热量

（42.×2.205磅/公斤×187，200BTU/

磅-摩尔） 4.541×10⁴

89.总的反应热

（84.+85.+86.+87.+88.） 1.477×10⁸

最终的反应温度：

90.理论温度

（（89.-81.）×83.）+4500°F 4433°F

应当了解，加入反应炉料中的1720公斤金属铁粉，应以最次10公斤的增量加入，并每次重新计算反应温度，直到计算的反应温度降到4433°F。铁粉的化学组分如表Ⅳ所示。最后的计算结果是重复上述步骤得到的。

然后把所需要的铝桶、轧制铁磷、碳、锰矿、碳化钙和铁粉混入钨矿精矿砂和炉渣的混合物中以形成反应进料。将此反应进料分成相等的两份，成为第一批和第二批进料，并装入大约5，594入炉的铝袋中。

然后提供一种标准的加热进料（即点火用的混合物），它含铝粉、桶铝和碳化钙，其组分如表Ⅱ所示。该加热进料也分装在几个铝袋中，投入已预热到1400至1500°F的炉中，为了升高炉温并在其中形成一个融熔的铁池同时投入10至15个普通的加热弹。这些加热弹由粉碎的铝、氧化铁以及混有氯酸钾的硫组成。

按美国专利3，379，503中叙述的方法，把这里所说的第一批和第二批反应进料逐渐加入炉中，加入的速度应能充分维持反应的热量，并同时使逆向的热损失以及炉中物料的过分沸腾减至最小程度。总的反应时间约需60分钟。冷却后，将含有一碳化钨的晶状物体与上层炉渣层分离并将它破碎，然后用背景材料中所述的标准的浸出、清洗及矿物分离技术把铁、锰、铝、CaC₂以及它杂质从晶状物中分离出来。这样可回收大约25，000公斤的粗晶WC。

用这一实施例生产的，以及那些按照本发明方法制得的其它批WC产品（但未在此处叙述）的成分列于表Ⅳ。

所得粗晶WC粉末的典型的颗粒大小分布，可参见表Ⅴ。按照重量计算，大多数粉末颗粒的大小于37微米，但应当了解，这种粗晶WC粉末也可以研磨成很细的颗粒大小，供压制WC-钴烧结碳化物工具使用。

按照本发明制造的粗晶粉末，Ti、Ta、Nb的含量极低以及总的含碳量允许偏差小（在6.13w/o附近），使它可理想地适用于通常的粉末冶金方法的制造烧结的碳化物工具，例如采掘和建筑工具的刀头。

研究本说明书或此处公开的发明的实例，那些熟练的专业人员即可了解本发明的其它细节。这里的说明书和实施例仅作为解释之用，而本发明真正的范围和实质则由下面的权利要求来说明。

表Ⅰ

杂质重量百分数

Fe 0.17

SiO₂0.01

C（游离的） 0.02

酸不溶物 0.02

Ti 0.20

Ta 0.08

Nb 0.05

Mo 0.01

表Ⅱ

材料第一批第二批加热总计

进料进料炉料

粉碎的铝 100 100

铝桶¹5930 5931 259 12120

轧制铁鳞 2805 2805 916 6526

碳²351 350 701

锰矿³622 622 1244

碳化钙⁴3445 3445 66 6956

精矿砂批号 % W 钨的公斤数

KW6774 59.97 6781 6781 13562 8133

KW6954 59.79 6419 6419 12838 7675

KS23541 A 62.19 5400 5401 10801 6717

KS284 47.83 1400 1399 2799 1339

炉渣 1200 1200 2400

铁粉 860 860 1720

总计 35213 35213 1341 71767 23864

注（1）没有油漆的铝桶碎片含99.5w/o的铝，但由于可能混入钢桶的碎片，所以假定铝桶进料的铝含量为96w/o，并含4w/o的Fe

注（2）碳可用石油焦炭或其它碳源

注（3）48w/o的锰，19w/o的氧

注（4）假定CaC₂中含80w/o的CaC₂和20w/o的CaO

表Ⅴ

典型的粗晶WC粉末的颗粒大小

微米美国筛孔的目数 W/O 累积的W/O

420 40 2.3 2.3

250 60 4.4 6.7

177 80 5.6 12.3

149 100 4.6 16.9

105 140 13.3 30.2

74 200 17.7 47.9

37 400 31.6 79.5

-400 20.5 100.0

表Ⅳ

成品粗晶WC的化学组成

Fe 0.17w/o

SiO₂0.01w/o

FC（游离碳） 0.02w/o

不溶物 0.02w/o

Ti 0.02-0.03w/o

Ta 0.00-0.02w/o

Nb 0.00-0.01w/o

Mo 0.00

Claims

1、一种由至少含有55重量%钨并含有少于或等于0.03重量%的Ti，0.03重量%的Ta以及0.03重量%的Nb的钨矿精矿砂的混合物制造粗晶-碳化钨的方法，它包括下列各步：

提供一种反应炉料，它包含所说的钨矿精矿砂的混合物、碳化钙、金属铝、氧化铁和金属铁，炉料中每公斤钨应有高达0.43公斤氧化铁和0.04至0.31公斤的金属铁；

为形成自持放热反应，一经点燃就调整所说的反应炉料使炉料的计算操作温度在4372至4500°F范围之内，同时生成结晶一碳化钨的晶状物体，其中所含的残余碳化钙、金属铝和铁的量可在反应终了时形成一种还原条件；

把所说的首批反应炉料放进炉中并点燃所说的反应炉料；

逐渐往炉中加入其余的所说的反应炉料；

将所说的晶状物体与所说反应的炉渣状产物分离；

由所说的晶状物体中回收结晶的一碳化钨。

2、按照权利要求1的方法，其中所说的精矿砂混合物至少含有57重量%的钨。

3、按照权利要求1的方法，其中所说的金属铁是用钨铁合金供给的。

4、按照权利要求1的方法，进一步包括：

所说的钨矿精矿砂是由黑钨矿和白钨矿精矿配制成的混合物。

5、按照权利要求4的方法，其中所说的每种黑钨矿和白钨矿精矿砂各自都应含有多于55重量%的钨。

6、按照权利要求4的方法，其中所说的每种黑钨矿和白钨矿各自都含有少于0.03重量%的Ti，0.03重量%的Nb和0.03重量%的Ta。

7、按照权利要求1的方法，所说的方法还包括下列各步：

提供一种由金属铝、氧化铁和碳化钙组成的加热炉料;和

将所说的反应炉料装入炉内之前将所说的加热炉料装入炉内并点燃所说的加热炉料。