ES2248469T3 - Procedimiento para producir molibdeno metal. - Google Patents
Procedimiento para producir molibdeno metal.Info
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Abstract
Un procedimiento para producir molibdeno metal (12), que comprende: proporcionar un material precursor pulverizado (14) que comprende nanopartículas de óxido molíbdico, nanopartículas que tienen una relación de superficie a masa de como mínimo 25 m2/g, a una primera zona de calentamiento (20), primera zona de calentamiento que está a una primera temperatura, calentar el material precursor pulverizado (14) en la primera zona de calentamiento (20) en presencia de un gas reductor (64), mover el material precursor pulverizado (14) a una segunda zona de calentamiento (22), segunda zona de calentamiento que está a una segunda temperatura de calentamiento mantenida en el intervalo de 980ºC a 1050ºC, segunda temperatura de calentamiento que es más alta que la primera temperatura, adicionalmente calentar el material precursor pulverizado (14) en la segunda zona de calentamiento (22) en presencia de un gas reductor (64) para formar molibdeno metal (12), mover el molibdeno metal (12) a una zona de enfriamiento (23), y enfriar el molibdeno metal (12) en la zona de enfriamiento (23), enfriamiento que se produce a una presión sustancialmente constante.
Description
Procedimiento para producir molibdeno metal.
La invención concierne en general al molibdeno y,
más específicamente, a un procedimiento para producir molibdeno
metal.
El molibdeno (Mo) es un elemento químico metálico
con el color de la plata o el platino, que es duro, maleable, dúctil
y que, entre otras propiedades deseables, tiene un punto de fusión
alto. Así, el molibdeno se usa comúnmente como aditivo en aleaciones
metálicas para impartir a ellas varias propiedades y, por ello,
intensificar las propiedades de la aleación metálica. Por ejemplo,
el molibdeno se puede usar como agente endurecedor, especialmente
para aplicaciones a alta temperatura. Sin embargo, el molibdeno no
se presenta naturalmente en forma pura. Por el contrario, el
molibdeno se presenta en estado combinado. Por ejemplo, el mineral
de molibdeno típicamente existe como molibdenita (disulfuro de
molibdeno, MoS_{2}). El mineral de molibdeno se puede tratar luego
por tostación para formar óxido de molibdeno, MoO_{3}.
El óxido molíbdico se puede combinar directamente
con otros metales tales como acero y hierro para formar aleaciones,
o el óxido molíbdico se puede tratar para obtener molibdeno puro. En
estado puro, el molibdeno es tenaz y dúctil y se caracteriza por una
dureza moderada, una conductividad térmica alta, una alta
resistencia a la corrosión y un coeficiente de dilatación bajo. Por
tanto, el molibdeno se puede usar para electrodos en hornos de
vidrio con calentamiento eléctrico, aplicaciones de la energía
nuclear y para piezas coladas en misiles, cohetes y aviones. El
molibdeno metal se puede usar también como material de filamentos en
varias aplicaciones eléctricas que están sometidas a altas
temperaturas, tales como tubos de rayos X, tubos electrónicos y
hornos eléctricos. Además, frecuentemente, el molibdeno metal se usa
como catalizador (por ejemplo en el refino de petróleo), entre otros
usos o aplicaciones.
Se han desarrollado procedimientos para producir
molibdeno metal en estado puro. Tales procedimientos implican un
proceso en dos etapas. En la primera etapa, se introduce en un
primer horno (por ejemplo, un horno rotatorio o un horno de lecho
fluidizado) una mezcla de trióxido de molibdeno y dimolibdato
amónico para obtener dióxido de molibdeno, como lo expresa la
siguiente ecuación:
(1)2(NH_{4})MoO_{4} +
2MoO_{3} \rightarrow 3MoO_{2} + 4H_{2}O + N_{2}
(g)
En la segunda etapa, el dióxido de molibdeno se
pasa a un segundo horno (por ejemplo, un horno Pusher) y se hace
reaccionar con hidrógeno para formar polvo de molibdeno, por
ejemplo, según la ecuación siguiente:
(2)Mo_{2} +
2H_{2}(g) \rightarrow Mo +
2H_{2}O
Sin embargo, este procedimiento para producir
molibdeno metal requiere múltiples etapas en régimen discontinuo, lo
que es intensivo en trabajo, es de baja producción y aumenta los
costes de producción. Además, este procedimiento requiere un equipo
de procesamiento separado (por ejemplo, hornos) para cada etapa, lo
que aumenta los costes de capital y los de mantenimiento. Además,
estos procedimientos sólo producen molibdeno metal que tiene una
superficie específica de aproximadamente 0,8 metros cuadrados por
gramo (m^{2}/g) o menos, y cuyo tamaño puede variar
ampliamente.
La patente U.S. nº. 2.402.084 describe un método
para producir molibdno metal por calentamiento de un material
precursor tal como MoO_{3} en presencia de un gas reductor. El
método se realiza moviendo continuamente el compuesto a través del
horno en dirección opuesta a la del gas reductor. Se dispone de una
pluralidad de zonas de calentamiento, preferiblemente a
aproximadamente 400ºC, aproximadamente 630ºC y a aproximadamente
1075ºC. Preferiblemente, el horno es un tubo de reducción
ligeramente inclinado.
La patente U.S. nº. 3.865.573 describe un
procedimiento para producir molibdeno por calentamiento de MoO_{3}
en presencia de un gas reductor. Nuevamente, el método se realiza
moviendo continuamente el compuesto a través del horno en dirección
opuesta a la del gas reductor. Hay dos zonas de calentamiento que
tienen temperaturas en el intervalo de 500 a 650ºC y 800 a 900ºC,
respectivamente.
La patente GB 932 168 se refiere a la producción
de polvos de W y Mo. El Mo se produce reduciendo óxido con un gas
reductor. Par ello se usa un horno tubular rotatorio que tiene tres
zonas de calentamiento a 400ºC, 800ºC y 950ºC.
La solicitud de patente EP 1 162 281 A1, que
forma parte del estado de la técnica bajo los artículos 54(3)
y 54(4) del EPC, describe un procedimiento para la producción
de molibdeno metal a partir de trióxido de molibdeno, que comprende
hacer pasar el mencionado material de alimentación a través de un
horno de tubo rotatorio perfilado térmicamente en una atmósfera
reductora en contracorriente, en el que el mencionado material de
alimentación pasa progresivamente a través de una primera zona del
horno mantenida a una temperatura de aproximadamente 400 a 640ºC,
una segunda zona mantenida a una temperatura de aproximadamente 700
a 900ºC y una tercera zona mantenida a una temperatura de
aproximadamente 900 a 1100ºC.
El documento DD 74082 describe un procedimiento
de producción de molibdeno en dos etapas que da por resultado un
polvo fino de molibdeno y de tamaño uniforme.
La invención proporciona un procedimiento para
producir molibdeno metal según se define en la reivindicación 1, que
comprende las etapas de proporcionar un material precursor en polvo
que comprende nanopartículas de óxido molíbdico, nanopartículas que
tienen una relación de superficie a masa de como mínimo 25
m^{2}/g, a una primera zona de calentamiento, primera zona de
calentamiento que está a una primera temperatura; calentar el
material precursor en partículas en la primera zona de calentamiento
en presencia de un gas reductor; mover el material precursor en
polvo a una segunda zona de calentamiento que está a una segunda
temperatura mantenida en el intervalo de 980ºC a 1050ºC, segunda
temperatura que es más alta que la primera temperatura; calentar
adicionalmente el material precursor en polvo de la segunda zona de
calentamiento en presencia de un gas reductor para formar el metal
molibdeno; mover el metal molibdeno a una zona de enfriamiento; y
enfriar el metal molibdeno en la zona de enfriamiento, enfriamiento
que se realiza a una presión sustancialmente constante.
Las formas de molibdeno metal obtenidas por la
invención se caracterizan por una superficie específica de
sustancialmente 2,5 m^{2}/g conforme al análisis de BET. Se pueden
caracterizar otras formas de molibdeno metal por un tamaño
sustancialmente uniforme según se detecta por microscopía
electrónica de barrido.
También se discuten los aparatos y métodos para
producir molibdeno metal. Los aparatos para producir molibdeno metal
a partir de un material precursor comprenden un horno que tiene al
menos dos zonas de calentamiento, y un tubo de tratamiento que se
extiende a través del horno. El material precursor se introduce en
el tubo de tratamiento y se mueve a través de cada una de las como
mínimo dos zonas de calentamiento del horno. En el tubo de
tratamiento se introduce un gas del proceso que reacciona en el tubo
con el material precursor para formar molibdeno metal.
En los dibujos se ilustran realizaciones
ilustrativas y actualmente preferidas de la invención; de ellas:
la Fig. 1 es una representación esquemática en
corte transversal de una realización del aparato para producir
molibdeno metal de acuerdo con la invención;
la Fig. 2 es una vista en corte transversal de
tres secciones de un tubo de tratamiento que ilustran la producción
de molibdeno metal;
la Fig. 3 es un diagrama de flujo que ilustra una
realización de un procedimiento para producir molibdeno metal de
acuerdo con la invención;
la Fig. 4 es una imagen por microscopía
electrónica de barrido de molibdeno metal tal como el que se puede
producir de acuerdo con procedimientos de la técnica anterior, y
la Fig. 5 es una imagen por microscopía
electrónica de barrido de molibdeno metal que se puede producir de
acuerdo con una realización de la presente invención.
Se describe aquí el aparato 10 (Fig. 1) que se
puede usar para producir molibdeno metal. En resumen, el molibdeno
metal no se presenta como tal en la naturaleza, sino que se presenta
en estado combinado en un mineral. El mineral de molibdeno se puede
tratar para formar óxido molíbdico (MoO_{3}) que a su vez se puede
tratar en presencia de dimolibdato amónico e hidrógeno para formar
molibdeno metal puro. Los procesos convencionales por lotes para
producir molibdeno metal pueden requerir mucho tiempo y ser
relativamente costosos. Sería deseable, en vez de ello, producir
molibdeno metal en régimen continuo, en particular para aplicaciones
industriales o comerciales. Para varias aplicaciones, también sería
deseable producir un molibdeno metal que tuviera un tamaño
relativamente uniforme y/o una relación más alta de superficie a
masa que el molibdeno metal que se puede producir
convencionalmente.
Las formas de molibdeno metal 12 producidas por
el método de la invención se pueden caracterizar por tener una
relación de superficie a masa de sustancialmente 2,5 m^{2}/g de
acuerdo con el análisis de BET. Por tanto, las formas de molibdeno
metal 12 producidas por el método de la invención se pueden
caracterizar por tener un tamaño sustancialmente uniforme (véase
Fig. 4).
Estas formas de molibdeno metal producidas por el
procedimiento de la invención son ventajosas en sí para usos o
aplicaciones. Por ejemplo, el molibdeno metal caracterizado por
tener una relación de superficie a masa muy alta es particularmente
ventajoso cuando se usa como catalizador. Esto es, se requiere menos
molibdeno metal, sobre base masa, cuando se usa como catalizador
para conseguir iguales o incluso mejores resultados que cuando se
usa como catalizador, en las mismas reacciones, molibdeno metal
caracterizado por una relación menor de superficie a masa. También,
por ejemplo, el molibdeno metal caracterizado por una relación
relativamente alta de superficie a masa y/o un tamaño uniforme puede
ser ventajoso para el uso como agente de sinterización. Esto es, el
agente de sinterización de molibdeno tiene una superficie de unión
mayor que los agentes de sinterización convencionales de molibdeno,
por lo que acrece el sinterizado resultante. Estas formas de
molibdeno metal pueden ser también particularmente ventajosas para
otros usos o aplicaciones no mencionadas aquí específicamente.
Además se describen realizaciones del aparato 10
para producir molibdeno metal 12. El aparato 10 puede comprender un
horno 16 que tiene al menos dos, preferiblemente 3, zonas de
calentamiento 20, 21, 22. Preferiblemente, a través del horno 16 se
extiende un tubo 34 de tratamiento de manera que en el tubo de
tratamiento 34 se puede introducir un material precursor 14 (por
ejemplo, MoO_{3}) y hacer que pase a través de las zonas de
calentamiento del horno 16, como se indica con la flecha 26 en la
Fig. 1. También preferiblemente, en el tubo de tratamiento 34 se
puede introducir un gas del proceso 62, como se indica con la flecha
28 en la Fig. 1. Consecuentemente, el material precursor 14 se
reduce para formar o producir molibdeno metal 12.
El aparato 10 puede funcionar de acuerdo con la
invención para producir molibdeno metal 12 a partir de un material
precursor que comprende óxido molíbdico (MoO_{3}). En una etapa
del proceso, el material precursor se calienta a una primera
temperatura (por ejemplo, en la zona de calentamiento 1 del horno
16) en presencia de un gas reductor 62. La primera temperatura se
aumenta al menos una vez (por ejemplo, en la zona de calentamiento 3
y, preferiblemente, también en la zona de calentamiento 2) para
reducir el material precursor 14 y formar el molibdeno metal 12.
Consecuentemente, se puede producir el molibdeno
metal 12 de manera continua. Preferiblemente, no se requiere
manipulación intermedia durante la producción del molibdeno metal
12. Esto es, el material precursor 14 preferiblemente se suministra
a una entrada 15 de producto del horno 16, y el producto molibdeno
metal 12 se extrae del extremo de descarga 17 del horno 16. Así por
ejemplo, no es necesario sacar el producto intermedio 30 (Fig. 2) de
un horno o un proceso por lotes y pasarlo a otro horno o a otro
proceso por lotes. Por tanto, la producción de molibdeno metal 12 de
acuerdo con la invención es menos intensiva en trabajo y los costes
de producción pueden ser más bajos que los de los procesos
convencionales. para producir molibdeno metal. Además, las plantas
de producción a gran escala se pueden diseñar más eficientemente.
Por ejemplo, se puede requerir menos equipo para producir molibdeno
metal 12 de acuerdo con la presente invención que el requerido para
procedimientos por lotes convencionales. También por ejemplo, de
acuerdo con realizaciones de la invención, no se requieren zonas
intermedias de estadía.
Habiendo descrito en general las formas de
molibdeno metal y los aparatos y métodos para producirlo, así como
algunas de las características y ventajas más significativas de la
invención, se describirán ahora detalladamente varias realizaciones
de la invención.
La Fig. 1 es una representación esquemática de
una realización de un aparato 10 para producir molibdeno metal 12
usando el método de la invención. Visto globalmente, el aparato 10
puede comprender un horno 16, un sistema de transporte 32 y un gas
de proceso 62, que serán descritos detalladamente más adelante. El
sistema de transporte 32 puede usarse para introducir en el horno 16
un material precursor 14 y transportarlo a través del horno 16, por
ejemplo, en la dirección de la flecha 26. Además, el gas del proceso
puede introducirse en el horno 16, por ejemplo, en la dirección
señalada por la flecha 28. Consecuentemente, el gas de proceso 62
reacciona con el material precursor 14 en el horno 16 para formar el
producto molibdeno metal, 12, como se explica detalladamente más
adelante en relación con realizaciones del procedimiento de la
invención.
En la Fig. 1 se presenta una realización
preferente del aparato 10, y la descripción se realiza con respecto
a ella. Preferiblemente, el aparato 10 comprende un horno de tubo
rotatorio 16. Por tanto, el sistema de transporte 32 puede
comprender al menos un tubo de tratamiento 34 que se extiende a
través de tres zonas de calentamiento, 20, 21 y 22, del horno 16 y a
través de la zona de enfriamiento 23. Además, el sistema de
transporte 32 puede comprender también un sistema de alimentación 36
para suministrar el material precursor 14 al tubo de tratamiento 34,
y una tolva de descarga 38 en el extremo alejado del tubo de
tratamiento 34 para recoger el producto molibdeno metal 12 que se
produce en el tubo de tratamiento 34.
Sin embargo, antes de comenzar una descripción
más detallada de realizaciones preferentes del aparato 10, debe
tenerse en cuenta que se contemplan otras realizaciones del horno 16
y el sistema de transporte 32. El horno puede comprender cualquier
horno adecuado de cualquier diseño, y no está limitado al horno
rotatorio de tubo 16 de la Fig. 1, que se describe más
detalladamente en lo que sigue. Por ejemplo, de acuerdo con otras
realizaciones de la invención, el horno 16 puede comprender también,
aunque no exclusivamente, más de un horno (por ejemplo, en vez del
único horno 16 que tiene las zonas de calentamiento separadas 20, 21
y 22, delimitadas por los muros refractarios 46 y 47). Análogamente,
el sistema de transporte 32, representado en la Fig. 1 y que se
describe más detalladamente luego, puede comprender varios otros
medios para introducir el material precursor 14 en el horno 16, para
mover el material precursor 14 a lo largo del horno 16 y/o para
recoger el producto molibdeno metal 12 del horno 16. Por ejemplo, en
una realización, el sistema de transporte 32 puede comprender la
introducción manual (no representada) del material precursor 14 en
el horno 16, una cinta transportadora (no representada) para mover
el material precursor 14 a través del horno 16, y/o un brazo de
recogida mecánica (no representado) para extraer el producto
molibdeno metal 12 del horno 16. Se contemplan también otras
realizaciones del horno 16 y el sistema de transporte 32, hoy
conocidas o desarrolladas más tarde.
En cuanto a la descripción detallada de
realizaciones preferentes del aparato 10, se puede asociar
operativamente un sistema de alimentación 36 con el tubo de
tratamiento 34. El sistema de alimentación 36 puede introducir
continuamente el material procursor 14 en el horno 16. Además, el
sistema de alimentación 36 también puede introducir el material
precursor 14 en el horno 16 a una velocidad constante. Por ejemplo,
el sistema de alimentación 36 puede comprender un sistema de
alimentación de pérdida de peso para introducir continuamente el
material precursor 14 en un extremo del tubo de tratamiento 34 a una
velocidad constante.
Ha de tenerse en cuenta que, de acuerdo con otras
realizaciones, el material precursor 14 puede introducirse de otra
manera en el horno 16. Por ejemplo, el sistema de alimentación 36
puede suministrar el material precursor 14 al horno 16 sobre base
intermitente o por lotes. Se contemplan también otros diseños del
sistema de alimentación que pueden ser diferentes dependiendo de
consideraciones del diseño y parámetros del proceso, tales como la
velocidad de producción deseada del producto molibdeno metal 12.
En cualquier caso, preferiblemente el material
precursor 14 se introduce en el horno 16 suministrándolo al tubo de
tratamiento 34. Preferiblemente, el tubo de tratamiento 34 se
extiende a través de una cámara 44 que está formada dentro del horno
16. El tubo de tratamiento 34 se puede situar dentro de la cámara 44
de manera que se extienda sustancialmente a través de cada una de
las zonas de calentamiento 20, 21 y 22 del horno 16.
Preferiblemente, el tubo de tratamiento 34 se extiende en
aproximadamente partes iguales a través de cada zona de
calentamiento 20, aunque esto no es necesario. Además, el tubo de
tratamiento 34 puede extenderse más allá de las zonas de
calentamiento 20, 21 y 22 del horno 16 y a través de la zona de
enfriamiento 23.
De acuerdo con realizaciones preferentes, el tubo
de tratamiento 34 es un tubo de aleación para alta temperatura (HT),
impermeable a gases. También preferiblemente, el tubo de tratamiento
34 tiene un diámetro exterior nominal de aproximadamente 16,5
centímetros (cm), un diámetro interior nominal de aproximadamente
15,2 cm y una longitud de aproximadamente 305 cm. Preferiblemente,
segmentos del tubo de tratamiento 34, cada uno de aproximadamente
50,8 cm, se extienden a través de cada una de las tres zonas de
calentamiento 20, 21 y 22 del horno 16, y el resto, de
aproximadamente 152,4 cm de longitud, del tubo de tratamiento 34 se
extiende a través de la zona de enfriamiento 23.
En otras realizaciones, sin embargo, el tubo de
tratamiento 34 se puede hacer de cualquier material adecuado.
Además, no es necesario que el tubo de tratamiento 34 se extienda
por igual a través de cada una de las zonas de calentamiento 20, 21
y 22 y/o la zona de enfriamiento 23. Análogamente, el tubo de
tratamiento 34 puede tener cualesquier longitud y diámetro
adecuados. El diseño preciso del tubo de tratamiento 34 dependerá
más bien de consideraciones del diseño tales como velocidad de
alimentación del material precursor 14, la velocidad de producción
deseada del producto molibdeno metal 12, la temperatura de cada zona
de calentamiento 20, 21 y 22, entre otras consideraciones fácilmente
identificables por un experto en la técnica basándose en las
enseñanzas de la invención.
Preferiblemente, el tubo de tratamiento 34 gira
con la cámara 44 del horno 16. Por ejemplo, el sistema de transporte
32 puede comprender un conjunto motor adecuado asociado con el tubo
de tratamiento 34. El conjunto motor puede hacerse funcionar para
que gire el tubo de tratamiento 34 en dirección a favor de las
agujas de reloj o en contra, como se ilustra con la flecha 42 en la
Fig. 1. Preferiblemente, el tubo de tratamiento 34 gira a velocidad
constante. Preferiblemente, la velocidad se selecciona en el
intervalo de aproximadamente 18 a 100 segundos por revolución. Por
ejemplo, se puede hacer girar el tubo de tratamiento 34 a una
velocidad constante de 18 segundos por revolución. Sin embargo, el
tubo de tratamiento 34 puede girar a velocidades de rotación más
rápidas, más lentas y/o variables, como se requiera, dependiendo de
consideraciones de diseño, tamaño deseado del producto y los puntos
de fijación de otras variables del proceso, como lo apreciarán los
expertos corrientes en la técnica después de familiarizarse con las
enseñanzas de la invención.
La rotación 42 del tubo de tratamiento 34 puede
facilitar el movimiento del material precursor 14 y el material
intermedio 30 (Fig. 2) a través de las zonas de calentamiento 20, 21
y 22 del horno 16 y a través de la zona de enfriamiento 23. Además,
la rotación 42 del tubo de tratamiento 34 puede facilitar la mezcla
del material precursor 14 y el material intermedio 30. Así, una
porción del material precursor 14 y el material intermedio 30 que no
hayan reaccionado se exponen continuamente al contacto con el gas de
proceso 62. De esta manera, la mezcla puede intensificar la reacción
entre el material precursor 14, el material intermedio 30 y el gas
de proceso 62.
Además, preferiblemente, el tubo de tratamiento
34 se sitúa en una inclinación 40 dentro de la cámara 44 del horno
16. En la Fig. 1 se ilustra una realización para inclinar el tubo de
tratamiento 34. De acuerdo con esta realización, el tubo de
tratamiento 34 se puede montar en una plataforma 55 y la plataforma
55 puede articularse a una base 56 de manera que la plataforma 55
pueda pivotar sobre un eje 54. También se puede articular un
conjunto elevador 58 a la plataforma 55. Se puede accionar el
conjunto elevador 58 para que suba o baje un extremo de la
plataforma 55 con respecto a la base 56. A medida que se sube o baja
la plataforma 55, la plataforma 55 gira o pivota sobre el eje 54.
Así, la plataforma 55 y, por tanto, el tubo de tratamiento 34, puede
ajustarse a la inclinación 40 deseada con respecto al nivel 60.
Aunque se muestran y describen aquí realizaciones
preferentes para ajustar la inclinación 40 del tubo de tratamiento
34 con respecto al aparato 10 de la Fig. 1, se entiende que el tubo
de tratamiento 34 se puede ajustar a la inclinación 40 deseada de
cualquier manera. Por ejemplo, el tubo de tratamiento 34 se puede
fijar a la inclinación deseada y así no es necesario inclinarlo de
forma ajustable. Otro ejemplo, el tubo de tratamiento 34 se puede
inclinar independientemente del horno 16 y/o los otros componentes
del aparato 10 (por ejemplo, el sistema de alimentación 36). También
se contemplan otras realizaciones para inclinar el tubo de
tratamiento 34, que las podrá identificar fácilmente un experto en
la técnica después de analizar la invención.
En cualquier caso, la inclinación 40 del tubo de
tratamiento 34 también puede facilitar el movimiento del material
precursor 14 y el material intermedio 30 a través de las zonas de
calentamiento 20, 21 y 22 del horno 16 y a través de la zona de
enfriamiento 23. Además, la inclinación 40 del tubo de tratamiento
34 puede facilitar la mezcla del material precursor 14 y el material
intermedio 30 dentro del tubo de tratamiento 34 y exponerlos al
contacto con el gas de proceso 62 para intensificar la reacción
entre el material precursor 14 y/o el material intermedio 30 y el
gas de proceso 62. Es claro que la combinación de la rotación 32 y
la inclinación 40 del tubo de tratamiento 34 pueden intensificar las
reacciones para formar el producto de molibdeno metal 12.
Como se ha discutido antes, preferiblemente, el
horno 16 comprende una cámara 44 formada en él. La cámara 44 define
una serie de zonas de temperatura controlada que rodean el tubo de
tratamiento 34 dentro del horno 16. En una realización, los tabiques
refractarios 46 y 47 delimitan tres zonas de temperatura, 20, 21 y
22. Preferiblemente, los tabiques refractarios 46 y 47 están
distanciados próximamente del tubo de tratamiento 34 de manera que
dificulten la formación de corrientes de convección entre las zonas
de temperatura. En una realización, por ejemplo, los tabiques
refractarios 46 y 47 están distanciados del tubo de tratamiento 34
entre aproximadamente 1,3 y 1,9 cm para definir tres zonas de
calentamiento 20, 21 y 22 del horno 16. En cualquier caso,
preferiblemente, cada zona de las zonas de calentamiento se mantiene
a la temperatura deseada dentro de la cámara 44 del horno 16. Por
tanto, cada segmento del tubo de tratamiento se mantiene también a
la temperatura deseada, como se representa más detalladamente en la
Fig. 2 que se considera luego.
Preferiblemente, la cámara 44 del horno 16 define
las tres zonas de calentamiento 20, 21 y 22, representadas en la
Fig. 1 y consideradas al comentar ésta. Consecuentemente, el
material precursor 14 puede someterse a tres temperaturas de
reacción diferentes a medida que se mueve a través de cada una de
las zonas de calentamiento 20, 21 y 22 del tubo de tratamiento 34.
Esto es, a medida que el material precursor pasa a través del tubo
de tratamiento 34 a la primera zona de calentamiento 20, el material
precursor 14 se somete a la temperatura de la primera zona de
calentamiento. Análogamente, a medida que el material precursor se
mueve a través del tubo de tratamiento 34 desde la primera zona de
calentamiento 20 a la zona de calentamiento 21, se somete a la
temperatura mantenida dentro de la segunda zona de
calentamiento.
Ha de tenerse en cuenta que las tres zonas de
calentamiento, 20, 21 y 22, se pueden definir de cualquier manera
adecuada. Por ejemplo, las zonas de calentamiento 20, 21 y 22 se
pueden delimitar por pantallas (no representadas), por varias
cámaras separadas (no representadas), etc. Obviamente, no es
necesario delimitar las zonas de calentamiento 20, 21 y 22 por
tabiques refractarios 46, 47 o dispositivos similares. A modo de
ejemplo, el tubo de tratamiento 34 puede extenderse a través de
hornos separados consecutivos (no representados). Como otro ejemplo,
se puede abrir la cámara 44 del horno 16 y se puede generar un
gradiente de temperatura dentro de la cámara 44 desde un extremo de
la cámara 44 al extremo opuesto de la cámara 44 usando elementos de
calentamiento separados a lo largo de la cámara.
También se debe tener en cuenta que dentro del
horno 16 puede haber más de tres zonas de calentamiento. De acuerdo
con otras realizaciones, dentro del horno 16 pueden definirse menos
de tres zonas de calentamiento (no representadas). Los expertos en
la técnica idearán otras realizaciones sobre la base de las
directrices de la invención, que se contemplan como incluidas en el
ámbito de la invención.
El horno 16 se puede mantener a la temperatura
deseada usando medios de control adecuados. En realizaciones
preferentes, cada una de las zonas de calentamiento 20, 21 y 22 del
horno 16 se puede mantener a la temperatura deseada usando fuentes
de calor adecuadas, controlando la temperatura y usando un sistema
protector del sobrecalentamiento. Por ejemplo, la fuente de calor
puede comprender elementos de calentamiento 50, 51 y 52, controlados
independientemente, situados dentro de las zonas de calentamiento
20, 21 y 22 del horno 16 y conectados a circuitos de control
adecuados.
En una realización preferente, la temperatura se
regula dentro de las tres zonas de calentamiento 20, 21 y 22 del
horno 16 con veintiocho elementos de calentamiento por resistencia
eléctrica, de carburo de silicio. Los elementos de calentamiento
están unidos a tres controles de temperatura con microordenador
Honeywell UDC3000 (esto es, un elemento de control para cada una de
las tres zonas de calentamiento 20, 21 y 22) para fijar y controlar
la temperatura. Además, hay tres limitadores de la temperatura con
microordenador Honeywell UDC2000 (esto es, también un control para
cada una de las tres zonas de calentamiento 20, 21 y 22) para la
protección frente al sobrecalentamiento. Ha de tenerse en cuenta,
sin embargo, que se puede usar cualquier medio de regulación
adecuado para fijar y mantener la temperatura dentro del horno 16.
Por ejemplo, no ha de ser necesariamente un control electrónico y el
control se puede hacer manualmente.
Aunque, preferiblemente, cada una de las zonas de
calentamiento se mantiene a una temperatura relativamente uniforme,
es evidente que la conducción y la convección pueden causar que se
establezca un gradiente de temperatura dentro de una o más de las
zonas de calentamiento 20, 21 y 22. Por ejemplo, aunque los tabiques
refractarios 46, 47 están distanciados entre aproximadamente 1,3 y
1,9 cm del tubo de tratamiento para reducir o minimizar la
transferencia de calor entre las zonas de calentamiento, hay una
cierta transferencia de calor entre ellas. También, por ejemplo, el
tubo de tratamiento 34 y/o el material precursor y/o el material
intermedio pueden conducir calor entre las zonas de calentamiento
20, 21 y 22. Por tanto, la temperatura medida en varios puntos
dentro de cada una de las zonas de calentamiento 20, 21 y 22 puede
ser unos grados más alta o más baja (por ejemplo, aproximadamente
50-100ºC) que la del centro de las zonas de
calentamiento 20, 21 y 22. Se contemplan también otros diseños para
reducir la presencia de estos gradientes de temperatura, como el
sellado de los tabiques refractarios 46, 47 sobre el tubo de
tratamiento 34. En cualquier caso, preferiblemente, las temperaturas
se miden en el centro de cada una de las zonas de calentamiento 20,
21, 22 para mantener más precisamente la temperatura deseada en
ellas.
Preferiblemente, la zona de enfriamiento
(designada 23 en la Fig. 1) comprende una porción del tubo de
tratamiento 34 que está abierta a la atmósfera. Consecuentemente, el
producto de molibdeno metal 12 se puede enfriar antes de recogerlo
en la tolva de recogida 38. Sin embargo, de acuerdo con otras
realizaciones, la zona de enfriamiento 23 puede ser una o varias
porciones incluidas en el aparato 10. Análogamente, para fijar y
mantener la temperatura deseada en la zona de enfriamiento 23
encerrada se puede usar cualquier medio de regulación de la
temperatura. Por ejemplo, un radiador puede hacer circular un fluido
sobre el tubo de tratamiento 34 en la zona de enfriamiento 23. O,
por ejemplo, un ventilador o una soplante puede hacer circular un
gas de enfriamiento sobre el tubo de tratamiento 34 en la zona de
enfriamiento 23.
Preferiblemente, el gas de proceso 62 se
introduce en el horno 16 para que reaccione con el material
precursor 14 y el producto intermedio 30. De acuerdo con
realizaciones preferentes, el gas de proceso 62 puede comprender un
gas reductor 64 y un gas portador inerte 65. El gas reductor 64 y el
gas portador inerte 65 se pueden almacenar en cilindros de gas
separados cerca del extremo lejano del tubo de tratamiento 34, como
se indica en la Fig. 1. Tuberías de gas individuales, también
representadas en la Fig. 1, pueden aportar el gas desde los
cilindros de gas separados a una entrada de gas 25 en el extremo
alejado del tubo de tratamiento 34. Se puede disponer un regulador
de gas adecuado (no representado) para introducir el gas reductor 64
y el gas portador inerte 65 desde los respectivos cilindros de
almacenamiento al tubo de tratamiento 34 en la proporción y a la
velocidad deseadas.
El gas reductor 64 puede ser hidrógeno y el gas
portador 65 puede ser nitrógeno. Sin embargo, debe tenerse en cuenta
que se puede usar cualquier gas reductor 64 adecuado, o mezcla
adecuada de gases reductores, de acuerdo con las enseñanzas de la
invención. Análogamente, el gas portador 65 puede ser cualquier gas
inerte adecuado, o cualquier mezcla adecuada de gases inertes. La
composición del gas de proceso dependerá de consideraciones del
diseño tales como el coste y disponibilidad de los gases, cuestiones
de seguridad y la velocidad de producción deseada, entre otras
consideraciones.
Preferiblemente, el gas de proceso 62 se
introduce en el gas de proceso 34 y se dirige a través de la zona de
enfriamiento 23 y cada una de las zonas de calentamiento 20, 21 y 22
en dirección opuesta (esto es, en contracorriente, como lo indica la
flecha 28) a la dirección 26 en que se mueve el material precursor
14 a través de las zonas de calentamiento 20, 21 y 22 del horno 16,
y a través de la zona de enfriamiento 23. El dirigir el gas de
proceso 62 a través del horno 16 en dirección opuesta , o en
contracorriente 28, a la dirección 26 en que se mueve el material
precursor 14 a través del horno 16 puede aumentar la velocidad de
reacción del material precursor 14 y el material intermedio 30 (Fig.
2) con el gas reductor 64. Esto es, el gas de proceso 62 comprende
concentraciones más altas del gas reductor 64 cuando se introduce
inicialmente en el tubo de tratamiento 34 y, así, probablemente
reaccionará más fácilmente con la porción residual o sin reaccionar
del material precursor 14 y/o el material intermedio 30 en el
extremo lejano del tubo de tratamiento 34.
El gas de proceso 62 sin reaccionar que fluye
corriente arriba hacia la entrada del tubo de tratamiento 34
comprende así una concentración más baja del gas reductor 64. Sin
embargo, presumiblemente, hay disponible una superficie mayor de
material precursor 14 sin reaccionar a la entrada, o próximamente a
ella, del tubo de tratamiento 34. Como consecuencia de ello, se
pueden requerir concentraciones más bajas del gas reductor 64 para
que reaccione con el material precursor 14 a la entrada, o en la
proximidad de la entrada del tubo de tratamiento 34. Además,
introduciendo el gas de proceso 62 de esta manera, se puede
intensificar la eficiencia con la que se consume el gas reductor 64
por la reacción con el material precursor 14, por razones similares
a las que se acaban de explicar.
Ha de tenerse en cuenta que, en otras
realizaciones, el gas de proceso 62 se puede introducir de cualquier
otra manera adecuada. Por ejemplo, el gas de proceso 62 se puede
introducir a través de múltiples sitios de inyección (no
representados) a lo largo del tubo de tratamiento 34. O, por
ejemplo, el gas de proceso 62 se puede premezclar y almacenarlo en
su estado combinado en uno o más cilindros para gas con el fin de
introducirlo en el horno 16. Estas son realizaciones meramente
ejemplares y también se contemplan otras realizaciones.
El gas de proceso 62 se puede usar también para
mantener la porción interna o de reacción del tubo de tratamiento 34
a una presión sustancialmente constante que se desee, de acuerdo con
realizaciones preferentes de la invención. De acuerdo con una
realización preferente de la invención, el tubo de tratamiento 34 se
mantiene a una presión de aproximadamente 8,9-14 cm
de agua. El tubo de tratamiento 34 se puede mantener a una presión
constante, de acuerdo con una realización preferente de la
invención, introduciendo el gas de proceso 62 a un caudal
predeterminado en el tubo de tratamiento 34 y descargando de él el
gas de proceso 62 sin reaccionar a una velocidad o presión
predeterminada para establecer dentro del tubo de tratamiento la
presión de equilibrio que
se desee.
se desee.
Preferiblemente, el gas de proceso 62 (esto es,
el gas portador inerte 65 y el gas reductor 64 sin reaccionar) se
descarga del tubo de tratamiento 34 a través de una torre de lavado
66 a la entrada, o cerca de ella, del tubo de tratamiento 34 para
mantener el tubo de tratamiento 34 a una presión sustancialmente
constante. La torre de lavado 66 puede comprender un pote seco 67,
un pote húmedo 68 y una antorcha 69. El pote seco 67 preferiblemente
se sitúa corriente arriba del pote húmedo 68 para recoger cualquier
material seco que se pueda descargar del tubo de tratamiento 34 con
el fin de minimizar la contaminación del pote húmedo 68. El gas de
proceso 62 se descarga a través del pote seco 67 en agua contenida
en el pote húmedo 68. La profundidad del agua que el gas de proceso
descarga dentro del pote húmedo 68 controla la presión del tubo de
tratamiento 34. El exceso de gas se puede quemar en la antorcha
69.
Se contemplan también dentro del ámbito de la
invención otras realizaciones para mantener el tubo de tratamiento
34 a presión sustancialmente constante. Por ejemplo, se puede formar
dentro de la pared 74 (Fig. 2) del tubo de tratamiento 34 una
abertura de descarga (no representada) para descargar el gas de
proceso 62 sin reaccionar del tubo de tratamiento 34 con el fin de
mantener en él la presión deseada. O, por ejemplo, se pueden situar
en la pared 74 (Fig. 2) del tubo de tratamiento 34 una o más
válvulas para liberar o descargar de él, de forma ajustable, el gas
de proceso 62 sin reaccionar. Se contemplan dentro del ámbito de
esta invención otras realizaciones más para mantener la presión
dentro del tubo de tratamiento 34.
Los varios componentes del aparato 10,
representados en la Fig. 1 y descritos en la discusión
inmediatamente precedente, son adquiribles comercialmente. Por
ejemplo, un horno rotatorio de tubo Harper (modelo nº.
HOU-6D60-RTA-28-F)
es adquirible comercialmente de Harper International Corporation
(Lancaster, New York) y se puede usar de acuerdo con las directrices
de la invención, al menos en parte, para producir el producto
molibdeno metal 12.
El horno de tubo rotatorio Harper dispone de una
cámara de alta carga calorífica con una temperatura máxima de
1450ºC. Varios tabiques refractarios dividen la cámara de alto calor
en tres zonas independientes de control de la temperatura. Las tres
zonas de control de la temperatura ofrecen un control discreto de la
temperatura usando 28 elementos de carburo de silicio para el
calentamiento por resistencia eléctrica. Se dispone de termolementos
en el centro de cada zona de control a lo largo de la línea central
del suelo del horno. Las zonas de control de la temperatura están
reguladas por tres aparatos de control de la temperatura con
microordenador Honeywell UDC3000 y por tres limitadores de la
temperatura con microordenador Honeywell UDC2000, comercialmente
adquiribles de Honeywell International, Inc. (Morristown, New
Jersey).
El horno Harper de tubo rotatorio es un tubo de
tratamiento de aleación para altas temperaturas, impermeable a
gases, que alcanza una temperatura máxima de 1100ºC. El tubo de
tratamiento tiene un diámetro interno nominal de 15,2 cm, un
diámetro exterior en los extremos de 16,5 cm y una longitud total de
305 cm. El tubo de tratamiento se extiende en segmentos iguales
(cada uno de una longitud de 50,8 cm) a través de cada una de las
zonas de control de la temperatura, dejando una longitud de 152 para
pasar a través de la zona de enfriamiento.
El tubo de tratamiento del horno de tubo
rotatorio Harper puede inclinarse en un intervalo de 0 a 5ºC.
Además, el horno de tubo rotatorio Harper puede suministrarse con un
sistema motor variable de corriente continua (DC) con control
digital de la velocidad para hacer girar el tubo de tratamiento a
velocidades de rotación de 1 a 5 revoluciones por minuto.
El horno de tubo rotatorio Harper dispone también
de una tolva de descarga de acero inoxidable, de 316 litros,
impermeable a gases, con purga de gas inerte. El horno de tubo
rotatorio Harper también dispone de un sistema de control de la
atmósfera del gas de proceso para mantener una presión constante
dentro del tubo de tratamiento. Además se puede suministrar un
dispositivo para suministro de energía eléctrica con una potencia de
45 kilowatios (kW) con el fin de calentar el horno y accionar el
tubo de tratamiento. Adicionalmente, el horno de tubo rotatorio
Harper se puede equipar con un sistema de alimentación Brabender con
pérdida de peso (modelo nº. H31-FW33/50), adquirible
comercialmente de C.W. Brabender Instruments, Inc. (South
Hackensack, New Jersey).
Aunque en la Fig. 1 se han mostrado realizaciones
preferentes del aparato 10, que se han descrito en lo que antecede,
se entiende que también se contemplan otras realizaciones del
aparato 10. Además, se señala que el aparato 10 puede comprender
cualesquier componentes de varios fabricantes, no sólo de los
mencionados aquí. De hecho, cuando el aparato 10 se diseña para una
producción grande o a escala industrial, los varios componentes se
pueden fabricar específicamente para tal fin, y las especificaciones
dependerán de varias consideraciones del diseño, tales como, aunque
no exclusivamente, la escala.
Habiendo descrito el aparato 10 y realizaciones
preferentes de él que se pueden usar para producir el producto
molibdeno metal 12 de acuerdo con la invención, la atención se
dirige ahora a realizaciones de un procedimiento para producir el
producto molibdeno metal 12. Visto en general el procedimiento, y
haciendo referencia a la Fig. 1, preferiblemente, el material
precursor 14 se introduce en el horno 16 y se mueve a través de las
zonas de calentamiento 20, 21 y 22 y la zona de enfriamiento 23.
Preferiblemente, el gas de proceso 62 se introduce en el horno 16
para que reaccione con el material precursor 14 y el material
intermedio 30. El material precursor 14 y el material intermedio 30
reaccionan en el horno con el gas de proceso 62 para producir el
producto molibdeno metal 12, como se discute más detalladamente en
lo que sigue con referencia a realizaciones preferentes del
procedimiento.
El material precursor 14 comprende nanopartículas
de óxido molíbdico (MoO_{3}). Las nanopartículas de óxido
molíbdico tienen una superficie específica típica de como mínimo 25
m^{2}/g y, preferiblemente, de aproximadamente 25 a 35 m^{2}/g.
Cuando se usan estas nanopartículas de óxido molíbdico como material
precursor 14, el producto molibdeno metal 12 obtenido de acuerdo con
la presente invención se puede caracterizar por tener una relación
de superficie a masa de aproximadamente 2,5 m^{2}/g. Además, el
producto molibdeno metal se puede caracterizar por tener un tamaño
uniforme.
Las nanopartículas de óxido molibdico descritas
antes se pueden producir de acuerdo con realizaciones de la
invención descritas en la patente U.S. nº. 6.468.457,
"Procedimiento y aparato para producir nanopartículas de óxido de
molibdeno", de Khan y otros. Las nanopartículas de óxido
molíbdico se producen por Climax Molibdenum Company (Fort Madison,
Iowa), siendo asequibles comercialmente.
De acuerdo con otras realizaciones de la
invención, sin embargo, ha de entenderse que el material precursor
14 puede comprender cualquier grado o forma de óxido molíbdico
(MoO_{3}). Por ejemplo, el material precursor 14 puede tener un
tamaño de 0,5 a 80 m^{2}/g. La selección del material precursor 14
puede depender de varias consideraciones del diseño, incluidas,
aunque no limitativamente, las características deseadas del producto
molibdeno metal 12 (por ejemplo, relación de superficie a masa,
tamaño, pureza, etc.). Por lo general, la relación superficie a masa
del producto molibdeno metal 12 es proporcional a la relación
superficie a masa del material precursor 14 y típicamente varía de
1,5 a 4,5 m^{2}/g.
Considerando ahora la Fig. 2, el tubo de
tratamiento 34 (se representan sus paredes 74) se ilustra en tres
secciones transversales del tubo de tratamiento 34. Cada porción de
sección transversal representada en la Fig. 2 se ha tomado desde
cada una de las tres zonas de calentamiento 20, 21 y 22 del horno
16. De acuerdo con realizaciones preferentes del procedimiento, el
material precursor 14 se introduce en el tubo de tratamiento 34 y se
mueve a través de cada una de las tres zonas de calentamiento 20, 21
y 22 del horno 16 (esto es, la zona de calentamiento 1, la zona de
calentamiento 2 y la zona de calentamiento 3 de la Fig. 2). El tubo
de tratamiento 34 puede hacerse girar o inclinarse para facilitar el
movimiento y mezclar en él el material precursor 14, como se ha
descrito antes más detalladamente en relación con el aparato 10.
Además, el gas de proceso 62 se introduce también en el tubo de
tratamiento 34. Preferiblemente, el gas de proceso 62 fluye a través
del tubo de tratamiento 34 en la dirección 24 opuesta, o en
contracoriente, a la dirección 26 en que se mueve el material
precursor 14 a través del tubo de tratamiento 34, tal como puede
acaecer de acuerdo con las realizaciones del aparato 10 discutidas
antes más detalladamente.
A medida que el material precursor 14 se mueve a
través de la primera zona de calentamiento 24, se mezcla con el gas
de proceso 62 y reacciona para formar el producto intermedio 30. La
reacción se ilustra con las flechas 70 en la zona de calentamiento
20 (zona de calentamiento 1) de la Fig. 2. Más en particular, la
reacción en la primera zona de calentamiento 20 (zona de
calentamiento 1) se puede describir como reducción del óxido
molíbdico (MoO_{3}) por el gas reductor 64 (por ejemplo, hidrógeno
gas) del gas de proceso 62 para formar dióxido de molibdeno
(MoO_{2}) sólido (esto es, el producto intermedio 30, Fig. 2) y,
por ejemplo, vapor de agua cuando el gas reductor 64 es hidrógeno
gas. La reacción entre el material precursor 14 y el gas reductor 64
se pueden expresar por la siguiente ecuación química:
(3)MoO_{3}(s)
+ H_{2}(g) \rightarrow MoO_{2}(s) +
H_{2}O(v)
Preferiblemente, la temperatura de la primera
zona de calentamiento 20 se mantiene por debajo de la temperatura de
vaporización del material precursor 14 y la temperatura de cualquier
material intermedio 30 que se forma en la primera zona de
calentamiento 20 (zona de calentamiento 1) en relación a la presión
dentro del tubo de tratamiento 34. El sobrecalentamiento del
material precursor 14 y/o el material intermedio 30 puede causar una
reacción sólo en su superficie. La reacción de la superficie
resultante puede causar que se formen perlas de molibdeno metal, el
sellado de material precursor sin reaccionar y/o material intermedio
30. Estas perlas pueden requerir tiempos de tratamiento más
prolongados y/o temperaturas de tratamiento más altas para convertir
en producto puro el producto molibdeno metal 12, reduciéndose así la
eficiencia y aumentando el coste de producción.
La temperatura en la primera zona de
calentamiento 20 preferiblemente se mantiene más baja que la
temperatura en las otras dos zonas de calentamiento, 21, 22, porque
la reacción entre el material precursor 14 y el gas reductor 64 en
la primera zona de calentamiento 20 (zona de calentamiento 1) es una
reacción exotérmica. Esto es, durante la reacción en la primera
zona de calentamiento 20 se libera calor.
La segunda zona de calentamiento 21 (zona de
calentamiento 2) preferiblemente tiene una zona de transición entre
la primera zona de calentamiento 20 (zona de calentamiento 1) y la
tercera zona de calentamiento 22 (zona de calentamiento 3). Esto es,
la temperatura en la segunda zona de calentamiento 21 se mantiene
más alta que la temperatura de la primera zona de calentamiento 20,
pero preferiblemente se mantiene más baja que la temperatura de la
tercera zona de calentamiento 22. Así, la temperatura del material
intermedio 30 y el material precursor 14 sin reaccionar se eleva
gradualmente para introducirse en la tercera zona de calentamiento
22. Sin la segunda zona de calentamiento 22, el paso inmediato del
material intermedio 30 y el material precursor 14 sin reaccionar
desde la temperatura más baja de la primera zona de calentamiento 20
(zona de calentamiento 1) a la temperatura más alta de la zona de
calentamiento 22 (zona de calentamiento 3) puede causar la formación
de perlas de material sin reaccionar. Se han indicado antes las
desventajas de estas perlas. Además, el producto molibdeno metal 12
se puede aglomerar y producir "terrones" indeseables.
A medida que el material intermedio 30 se mueve
hacia la tercera zona de calentamiento 22 (zona de calentamiento 3),
continúa mezclándose con el gas de proceso 62 y reacciona con él
para formar el producto molibdeno metal 12, como lo ilustran las
flechas 72 en la Fig. 2. Más en particular, la reacción en la
tercera zona de calentamiento 22 (zona de calentamiento 3) se puede
describir como la reducción de dióxido de molibdeno sólido
(MoO_{2}) por el gas reductor 64 (por ejemplo, hidrógeno gas) del
gas de proceso 62 para formar el producto molibdeno metal 12 (Mo) y,
por ejemplo, vapor de agua cuando el gas reductor es hidrógeno. La
reacción entre el material intermedio 30 y el gas de proceso se
puede expresar por la siguiente ecuación química:
(4)MoO_{2}(s)
+ 2H_{2}(g) \rightarrow Mo(s) +
2H_{2}O(v)
La reacción entre el material intermedio 30 y el
gas reductor 64 en la tercera zona de calentamiento 22 (zona de
calentamiento 3) es una reacción endotérmica. Esto es, se consume
calor durante la reacción. Por tanto, preferiblemente, el aporte de
calor en la tercera zona de calentamiento 22 se ajusta
convenientemente para proporcionar el calor requerido por la
reacción endotérmica en la tercera zona de calentamiento 22.
Cuando el molibdeno metal 12 producido por las
reacciones descritas se introduce inmediatamente en el ambiente
atmosférico estando todavía caliente (por ejemplo, al salir de la
tercera zona de calentamiento 22), puede reaccionar con uno o más
constituyentes de la atmósfera. Por ejemplo, el molibdeno metal
caliente puede reoxidarse cuando se expone a una atmósfera de
oxígeno. Por tanto, preferiblemente, el producto molibdeno metal 12
se mueve a través de una zona de enfriamiento 23. También
preferiblemente, el gas de proceso 62 fluye a través de la zona de
enfriamiento de manera que el producto molibdeno metal 12 caliente
se pueda enfriar en un ambiente reductor, lo que disminuye o elimina
una reoxidación del producto molibdeno metal 12 (por ejemplo, para
formar MoO_{2} y/o MoO_{3}). La zona de enfriamiento 23 también
puede aplicarse para enfriar el producto molibdeno metal 12 a fines
de manipulación.
Como se ha explicado antes, las reacciones en la
primera zona de calentamiento 20 (zona de calentamiento 1) son
principalmente la reducción del material precursor 14 para formar el
material intermedio 30. Como se ha explicado antes, la segunda zona
de calentamiento 21 (zona de calentamiento 2) constituye
principalmente una zona de transición del material intermedio 30
producido en la primera zona de calentamiento 20 antes de
introducirlo en la tercera zona de calentamiento 22 (zona de
calentamiento 3). También, y como se ha explicado antes, las
reacciones en la tercera zona de calentamiento 22 son principalmente
la reducción del material intermedio 30 para formar el producto
molibdeno metal 12. Sin embargo, la discusión precedente de las
reacciones en cada una de las zonas de calentamiento 20, 21 y 22
mostradas en la Fig. 2 es meramente ilustrativa del procedimiento de
la invención.
Como apreciará fácilmente un experto en la
técnica, estas reacciones pueden producirse en cada una de las zonas
de calentamiento 20, 21 y 22, como se ilustra con las flechas 70, 71
y 72. Esto es, algo del producto molibdeno metal 12 se puede formar
en la primera zona de calentamiento 20 y/o la segunda zona de
calentamiento 21. Análogamente, en la segunda zona de calentamiento
21 y/o la tercera zona de calentamiento 22 se puede introducir algo
del material precursor 16 sin reaccionar. Además, incluso en la zona
de enfriamiento 23 pueden producirse algunas reacciones.
También apreciará un experto en la técnica que
también se descarga en el efluente gas reductor 64 sin reaccionar y
gas inerte 65. Análogamente, cuando el gas reductor 64 no es
hidrógeno, también se libera en el efluente el agente reductor
combinado con oxígeno procedente del óxido molíbdico.
Habiéndose discutido las reacciones producidas en
varias porciones del horno 16 ilustradas en la Fig. 2, debe
señalarse que se observó que había una conversión óptima del
material precursor 14 en el producto molibdeno metal 12 cuando los
parámetros de proceso se fijaron en los intervalos indicados en la
Tabla 1.
| Parámetro | Valor ajustado |
| Inclinación del tubo de tratamiento | 0,5º a 1,2º |
| Velocidad de rotación del tubo de | |
| tratamiento | 18 a 200 segundos por revolución |
| Temperatura | |
| - Zona 1 | 540ºC a 600ºC |
| - Zona 2 | 760ºC a 820ºC |
| - Zona 3 | 980ºC a 1050ºC |
| Caudal del gas de proceso | 1700 a 3400 litros por hora |
Es evidente que el producto molibdeno metal 12 se
puede producir también cuando los parámetros de proceso se ajustan
fuera de los intervalos indicados en la Tabla 1, como lo pueden
determinar fácilmente los expertos en la técnica sobre la base de
las directrices de la invención.
De acuerdo con realizaciones preferentes de la
invención, no es necesario tamizar el producto molibdeno metal 12
para eliminar del producto material precursor 14, material
intermedio 30 y/u otro material contaminante (no representado). Así,
preferiblemente, 100% del material precursor 14 se convierte en el
producto molibdeno metal 12 puro. Sin embargo, de acuerdo con
realizaciones de la invención, el producto molibdeno metal 12 se
puede tamizar para eliminar del producto partículas de un tamaño
excesivo que se pueden aglomerar durante el proceso. El que se
tamice el producto molibdeno metal 12 depende de consideraciones del
diseño tales como, aunque no únicamente, el uso final del producto
molibdeno metal 12, la pureza y/o el tamaño de partícula del
material precursor 14, etc.
En el diagrama de flujo de la Fig. 3 se ilustra
como etapas una realización de un procedimiento para producir
molibdeno metal 12 de acuerdo con las enseñanzas de la invención. En
la etapa 80, el material precursor 14 se puede introducir en el
horno 16. Como se ha discutido antes, preferiblemente el material
precursor 14 se introduce en el horno 16 suministrándolo a un tubo
de tratamiento 34 que se extiende a través del horno 16. En la etapa
82, el material precursor 14 se desplaza a través del horno 16. Como
se ha discutido antes, preferiblemente, el material precursor 14 se
mueve (por ejemplo, dentro del tubo de tratamiento 34) a través de
tres zonas de calentamiento, 20, 21, 22, y a través de una zona de
enfriamiento 23 del horno 16. En la etapa 84, se puede introducir el
gas reductor 64 en el horno 16. Nuevamente, como se ha discutido
antes, preferiblemente el gas reductor 64 se introduce en el tubo de
tratamiento 34 y preferiblemente fluye en la dirección 28 que es
opuesta a la dirección 26, esto es, en contracorriente, en que se
mueve el material precursor 14 a través del horno 16.
Consecuentemente, el material precursor 14 se reduce y se produce
molibdeno metal 12, como se ilustra en la etapa 86 y se ha descrito
más detalladamente antes al considerar la Fig. 2.
Ha de tenerse en cuenta que las etapas
presentadas y descritas con referencia a la Fig. 3 son meramente
ilustrativas de una realización del procedimiento para producir el
molibdeno metal 12. También se contemplan otras realizaciones de la
presente invención que están dentro del ámbito de la presente
invención. Otra realización del procedimiento de la presente
invención comprende también las etapas de inclinar el tubo de
tratamiento 34 para aportar el material precursor 14 al horno 16.
Análogamente, otra realización de la presente invención puede
comprender hacer girar el material precursor 14 para facilitar su
movimiento a través del tubo de tratamiento 34 y para facilitar su
reacción, como se ha descrito antes más detalladamente en relación
con el aparato 10. Otra realización más del procedimiento puede
comprender la etapa de mantener el horno 16 a presión constante. Por
ejemplo, tal realización del procedimiento puede comprender la etapa
de descargar el gas de proceso 62 del horno 16 a través de una torre
de lavado 29 para mantener el horno a presión constante.
Se contemplan otras realizaciones que están
dentro del ámbito de la invención. Se espera que un experto en la
técnica, sobre la base de las enseñanzas de la presente invención,
ideará fácilmente otras realizaciones del procedimiento para
producir molibdeno metal.
Habiéndose descrito los procedimientos y el
aparato 10 para producir molibdeno metal de acuerdo con la
invención, se presentarán ahora en lo que sigue, más detalladamente,
las características del molibdeno metal.
La Fig. 4 presenta molibdeno metal que se puede
producir de acuerdo con procedimientos de la técnica anterior. La
Fig. 4 es una imagen obtenida con un microscopio electrónico de
barrido (SEM) por un procedimiento que se conoce como microscopía
electrónica de barrido. Como puede verse fácilmente en la Fig. 4,
las partículas de molibdeno metal pueden tener un tamaño y una forma
que varían ampliamente entre sí. Si bien el tamaño de las partículas
de molibdeno metal se puede expresar como la longitud media o el
diámetro medio, (por ejemplo, determinado por microscopía
electrónica de barrido), generalmente es más útil expresar el tamaño
de partícula del molibdeno metal como superficie por unidad de masa
debido a la correlación entre tamaño y superficie específica.
Las mediciones de superficie de partícula por
unidad de peso se pueden obtener por análisis de BET. Como es bien
conocido, el análisis de BET implica una extensión de la ecuación de
isoterma de Langmuir usando la absorción de capa multimolecular
desarrollada por Brunauer, Emmett y Teller (de ahí, la denominación
BET). El análisis de BET es una técnica analítica establecida que
proporciona resultados precisos y definitivos.
El molibdeno metal presentado en la Fig. 4 y
producido de acuerdo con procedimientos de la técnica anterior,
puede caracterizarse por una superficie específica de
aproximadamente 0,8 m^{2}/g, medida de acuerdo con la técnica
analítica de BET. Alternativamente, para determinar las
características de partículas se pueden usar otros tipos de
procedimientos de medida.
La Fig. 5 es una imagen con microscopio
electrónico de barrido del producto molibdeno metal 12 producido de
acuerdo con una realización de la invención. Como se puede ver
fácilmente en la Fig. 5, las partículas individuales de molibdeno
metal 12 comprenden una configuración generalmente alargada o
cilíndrica que tiene una longitud media que es mayor que el diámetro
medio. Además, el producto molibdeno metal es sustancialmente de
tamaño y forma uniformes, Por ejemplo, 50% del producto molibdeno
metal 12 no tamizado presentado en la Fig. 5 tiene un tamaño medio
de menos de 24,8 \mum (micras), y 99% del producto molibdeno metal
12 de la Fig. 5 tiene un tamaño medio de menos de 194 \mum.
Después de quebrantar las aglomeraciones del producto, el producto
molibdeno metal 12 no tamizado tiene un tamaño global medio de 1,302
\mum, teniendo el 50% del producto molibdeno metal 12 no tamizado
un tamaño medio de menos de 1,214 \mum, y teniendo el 99% del
producto molibdeno metal 12 un tamaño medio de menos de 4,656
\mum.
Aunque el tamaño del producto molibdeno metal 12
se puede expresar en términos de la longitud media o diámetro medio
de las partículas, generalmente es más útil expresar el tamaño del
molibdeno metal en términos de la superficie por unidad de masa
debido a la correlación entre tamaño y superficie específica.
El producto molibdeno metal 12, mostrado en la
Fig, 5 y descrito haciendo referencia a ella, se produjo de acuerdo
con una realización del procedimiento de la invención. El producto
molibdeno metal se caracteriza por una superficie específica de
aproximadamente 2,5 m^{2}/g medida de acuerdo con la técnica de
análisis de BET. Para determinar características de partículas se
pueden usar otros procedimientos de medida.
En este ejemplo, el material precursor,
comprendía nanopartículas de óxido molíbdico (MoO_{3}) que tienen
un tamaño típico de aproximadamente 25 a 35 m^{2}/g. Estas
nanopartículas de óxido molíbdico se pueden producir de acuerdo con
realizaciones de la invención consideradas en la patente U.S. nº.
6.468.437, "Método y aparato para producir nanopartículas de óxido
de molibdeno". Las nanopartículas del óxido molíbdico usado como
material precursor en este ejemplo se producen por el mismo
procedimiento y se pueden adquirir comercialmente de Climax
Molybdenum Company (Fort Madison, Iowa).
Para este ejemplo se usó el equipo siguiente: un
sistema de alimentación Brabender de pérdida de peso (modelo nº.
H31-FW33/50), adquirible comercialmente de C.W.
Brabender Instruments Inc. (South Hackensack, New Jersey); un horno
de tubo rotatorio Harper (modelo nº.
HOU-6D60-RTA-28-F),
asequible comercialmente de Harper International Corporation
(Lancaster, New York). El horno de tubo rotatorio Harper comprende
tres zonas de calentamiento de 50,8 cm de longitud controladas
independientemente, con un tubo de aleación HT (para alta
temperatura), de 305 cm, que se extiende a través de cada una de las
zonas de calentamiento. Así, en este ejemplo había un total de 152
cm de calentamiento y 152 cm de enfriamiento.
En este ejemplo el material precursor se
suministró, usando el sistema de alimentación Brabender de pérdida
de peso, al tubo de aleación HT del horno de tubo rotatorio Harper.
El tubo de aleación HT se giró e inclinó (véase la Tabla 2) para
facilitar el movimiento del material precursor a través del horno de
tubo rotatorio Harper y para facilitar la mezcla del material
precursor con un gas de proceso. El gas de proceso se introdujo a
través del tubo de aleación HT en dirección opuesta, o en
contracorriente, a la dirección en que se movía el material
precursor a través del tubo de aleación HT. En este ejemplo, el gas
de proceso contenía hidrógeno gas como gas reductor y nitrógeno gas
como gas portador inerte. El gas de descarga se hizo pasar por una
torres de lavado con agua para mantener el interior del horno a
aproximadamente 11,4 cm de presión de agua.
La conversión óptima del material precursor en el
producto molibdeno metal se logró cuando los parámetros se ajustaron
a los valores dados en la Tabla 2.
| Parámetro | Valor ajustado |
| Velocidad de suministro del precursor | De 5 a 7 g por minuto |
| Inclinación del tubo de tratamiento | 1º |
| Rotación del tubo de tratamiento | 20 segundos por revolución |
| Puntos de fijación de la temperatura | |
| - Zona 1 | 555ºC |
| - Zona 2 | 800ºC |
| - Zona 3 | 1000ºC |
| Caudal del gas de proceso | 2270 m^{3} por hora. |
En la Fig. 5 se muestra el producto molibdeno
metal producido de acuerdo con este ejemplo, discutido en lo que
antecede. Específicamente, el producto molibdeno metal 12 producido
de acuerdo con este ejemplo se caracteriza por tener una relación de
superficie a masa de 2,5 m^{2}/g. El producto molibdeno metal 12
producido de acuerdo con este ejemplo también se caracteriza por un
tamaño uniforme. Esto es, el 50% del producto metal 12 no tamizado,
mostrado en la Fig. 5, tenía un tamaño medio de menos de 24,8
\mum, y el 99% del producto metal 12 no tamizado, mostrado en la
Fig. 5, tenía un tamaño medio de menos de 194 \mum.
Se puede apreciar fácilmente que las formas de
molibdeno metal discutidas antes tiene una relación superficie a
masa relativamente mayor y tienen un tamaño relativamente uniforme.
Análogamente, es evidente que el aparato y los procedimientos de
producción de molibdeno metal discutidos aquí se pueden usar para
producir molibdeno metal de forma continua en una sola etapa.
Consecuentemente, la invención reivindicada representa un desarrollo
importante en la tecnología del molibdeno metal. Habiendo presentado
aquí varias realizaciones preferentes de la invención, se espera que
se realizarán modificaciones adecuadas que quedarán dentro del
ámbito de la invención, que se define en las reivindicaciones.
Claims (7)
1. Un procedimiento para producir molibdeno metal
(12), que comprende:
proporcionar un material precursor pulverizado
(14) que comprende nanopartículas de óxido molíbdico, nanopartículas
que tienen una relación de superficie a masa de como mínimo 25
m^{2}/g, a una primera zona de calentamiento (20), primera zona de
calentamiento que está a una primera temperatura,
calentar el material precursor pulverizado (14)
en la primera zona de calentamiento (20) en presencia de un gas
reductor (64),
mover el material precursor pulverizado (14) a
una segunda zona de calentamiento (22), segunda zona de
calentamiento que está a una segunda temperatura de calentamiento
mantenida en el intervalo de 980ºC a 1050ºC, segunda temperatura de
calentamiento que es más alta que la primera temperatura,
adicionalmente calentar el material precursor
pulverizado (14) en la segunda zona de calentamiento (22) en
presencia de un gas reductor (64) para formar molibdeno metal
(12),
mover el molibdeno metal (12) a una zona de
enfriamiento (23), y
enfriar el molibdeno metal (12) en la zona de
enfriamiento (23), enfriamiento que se produce a una presión
sustancialmente constante.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, que
además comprende:
mover el material precursor pulverizado (14) a
una zona intermedia de calentamiento (21) antes de mover el material
precursor pulverizado (14) a una segunda zona (22) de calentamiento,
zona intermedia de calentamiento (21) que está a una temperatura
intermedia, dicha temperatura intermedia que está entre la primera
temperatura y la segunda temperatura, y
adicionalmente calentar el material precursor
pulverizado (14) en la zona intermedia de calentamiento (21) en
presencia del gas reductor (64).
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2,
en el que el mencionado calentamiento y el mencionado calentamiento
adicional se realizan a la presión sustancialmente constante.
4. El procedimiento de la reivindicación 1 a la
3, en el que el material precursor pulverizado (14) se suministra a
la primera zona de calentamiento (20) de modo sustancialmente
continuo.
5. El procedimiento de la reivindicación 1 a la
4, en el que la primera temperatura se mantiene en un intervalo de
540-600ºC y la temperatura intermedia se mantiene en
un intervalo de 760º a 820ºC.
6. El procedimiento de la reivindicación 1 a la
5, en el que la presión sustancialmente constante está en el
intervalo de 8,9-14 cm de presión de agua.
7. El procedimiento de las reivindicaciones 1 a
6, en el que el enfriamiento mencionado se realiza en presencia del
gas reductor (64).
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| US7192467B2 (en) * | 2001-11-06 | 2007-03-20 | Climax Engineered Materials, Llc | Method for producing molybdenum metal and molybdenum metal |
| US6793907B1 (en) * | 2002-07-29 | 2004-09-21 | Osram Sylvania Inc. | Ammonium dodecamolybdomolybdate and method of making |
| US7276102B2 (en) * | 2004-10-21 | 2007-10-02 | Climax Engineered Materials, Llc | Molybdenum metal powder and production thereof |
| US7524353B2 (en) * | 2004-10-21 | 2009-04-28 | Climax Engineered Materials, Llc | Densified molybdenum metal powder and method for producing same |
| WO2006119311A2 (en) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Symyx Technologies, Inc. | High surface area metal and metal oxide materials and methods of making same |
| CN100432609C (zh) * | 2005-11-08 | 2008-11-12 | 青岛科技大学 | 三室式智能周期性可控气氛炉及连续生产纳米材料的方法 |
| US8784729B2 (en) | 2007-01-16 | 2014-07-22 | H.C. Starck Inc. | High density refractory metals and alloys sputtering targets |
| KR100877522B1 (ko) * | 2007-05-15 | 2009-01-09 | 삼성전기주식회사 | 금속 나노입자의 제조장치 및 제조방법 |
| RU2358030C2 (ru) * | 2007-07-16 | 2009-06-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Способ получения порошков молибдена |
| DE102008051784B4 (de) * | 2008-10-17 | 2012-02-02 | H.C. Starck Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Molybdän-Metallpulver, Molybdän-Metallpulver und dessen Verwendung |
| CN101758241B (zh) * | 2010-02-05 | 2011-07-20 | 金堆城钼业股份有限公司 | 一种亚微米级钼粉的制备方法 |
| US20150158087A1 (en) * | 2012-12-10 | 2015-06-11 | Innova Powders, Inc. | Process for manufacturing metal powders |
| KR102094091B1 (ko) | 2015-11-02 | 2020-03-26 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 복합 탄질화물 분말 및 그 제조 방법 |
| RU2656124C2 (ru) * | 2016-10-11 | 2018-06-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения порошка молибдена |
| CN107036438B (zh) * | 2017-06-03 | 2022-10-25 | 赣州鼎盛炉业有限公司 | 一种同时采用顺逆供应氢气回转炉 |
| CN107983969B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-02-23 | 深圳微纳增材技术有限公司 | 一种用于连续还原金属粉末的装置及其使用方法 |
| CN109848431B (zh) * | 2019-02-27 | 2022-05-10 | 金堆城钼业股份有限公司 | 一种细钼粉的制备方法 |
| CN111069620A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-04-28 | 金堆城钼业股份有限公司 | 一种均匀的近球形钼粉的制备方法 |
| CN111570818B (zh) * | 2020-04-24 | 2023-10-24 | 厦门金鹭特种合金有限公司 | 一种加热带长度可组合的新式还原炉及其钨粉还原方法 |
| CN112338198B (zh) * | 2020-10-29 | 2022-08-05 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种微米级钼粉及其制备方法与应用 |
| CN114606479B (zh) * | 2022-03-11 | 2023-01-03 | 西安交通大学 | 一种钼气相沉积成型一体化装置和方法 |
| CN115772006B (zh) * | 2022-11-28 | 2024-05-14 | 陕西科技大学 | 一种电子玻璃密封电连接器的封接装置及方法 |
| KR102948760B1 (ko) * | 2025-01-14 | 2026-04-08 | 한국지질자원연구원 | 로터리 킬른을 이용한 몰리브덴 정광의 산화 배소 처리방법 |
Family Cites Families (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD74082A (es) * | ||||
| DE74082C (de) | TH. HILLER in Berlin, Jägerstr. 4II | Verfahren zum Einheften von Schriftstücken und anderen Papieren in Aktendeckel, Sammelmappen und dergl | ||
| US2398114A (en) * | 1942-09-12 | 1946-04-09 | Westinghouse Electric Corp | Reduction of molybdenum trioxide |
| US2402084A (en) | 1943-01-07 | 1946-06-11 | Westinghouse Electric Corp | Continuous reduction of molybdenum compounds |
| US3077385A (en) * | 1959-01-06 | 1963-02-12 | Gen Electric | Process for producing carbides |
| GB932168A (en) | 1959-12-12 | 1963-07-24 | Masashi Okage | Method for the production of tungsten and molybdenum |
| US3062638A (en) * | 1961-05-03 | 1962-11-06 | Union Carbide Corp | Ultrafine metal powders |
| US3264098A (en) * | 1963-08-19 | 1966-08-02 | Westinghouse Electric Corp | Fluidized bed process for the production of molybdenum |
| US3865573A (en) * | 1973-05-23 | 1975-02-11 | Kennecott Copper Corp | Molybdenum and ferromolybdenum production |
| US3909241A (en) * | 1973-12-17 | 1975-09-30 | Gte Sylvania Inc | Process for producing free flowing powder and product |
| US4045216A (en) * | 1975-11-03 | 1977-08-30 | Amax Inc. | Direct reduction of molybdenum oxide to substantially metallic molybdenum |
| US4216034A (en) * | 1977-07-27 | 1980-08-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for the production of a hard solid solution |
| US4331544A (en) * | 1980-02-01 | 1982-05-25 | Director-General Of The Agency Of Industrial Science And Technology | Catalyst for methanation and method for the preparation thereof |
| US4515763A (en) * | 1981-07-15 | 1985-05-07 | Board Of Trustees Of Leland Stanford Jr. Univeristy | High specific surface area carbides and nitrides |
| US4851206A (en) * | 1981-07-15 | 1989-07-25 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University, Stanford University | Methods and compostions involving high specific surface area carbides and nitrides |
| US4454105A (en) * | 1982-10-05 | 1984-06-12 | Amax Inc. | Production of (Mo,W) C hexagonal carbide |
| US4547220A (en) * | 1984-04-24 | 1985-10-15 | Amax Inc. | Reduction of MoO3 and ammonium molybdates by ammonia in a rotary furnace |
| US4595412A (en) * | 1985-07-22 | 1986-06-17 | Gte Products Corporation | Production of molybdenum metal |
| US5330557A (en) | 1990-02-12 | 1994-07-19 | Amax Inc. | Fluid bed reduction to produce flowable molybdenum metal |
| FR2684091B1 (fr) * | 1991-11-21 | 1994-02-25 | Pechiney Recherche | Procede de fabrication de carbures metalliques a grande surface specifique sous balayage de gaz inerte a pression atmospherique. |
| DE4214723C2 (de) * | 1992-05-04 | 1994-08-25 | Starck H C Gmbh Co Kg | Feinteilige Metallpulver |
| WO1998024576A1 (en) | 1996-12-05 | 1998-06-11 | The University Of Connecticut | Nanostructured metals, metal alloys, metal carbides and metal alloy carbides and chemical synthesis thereof |
| US6042370A (en) * | 1999-08-20 | 2000-03-28 | Haper International Corp. | Graphite rotary tube furnace |
| US6207609B1 (en) | 1999-09-30 | 2001-03-27 | N.V. Union Miniere S.A. | Method of forming molybdenum carbide catalyst |
| US7122069B2 (en) * | 2000-03-29 | 2006-10-17 | Osram Sylvania Inc. | Mo-Cu composite powder |
| US6569222B2 (en) | 2000-06-09 | 2003-05-27 | Harper International Corporation | Continuous single stage process for the production of molybdenum metal |
| EP1162281A1 (en) | 2000-06-09 | 2001-12-12 | Harper International Corp. | Continous single stage process for the production of molybdenum metal |
| US6626976B2 (en) * | 2001-11-06 | 2003-09-30 | Cyprus Amax Minerals Company | Method for producing molybdenum metal |
| US6746656B2 (en) * | 2001-11-07 | 2004-06-08 | Cyprus Amax Minerals Company | Methods for production of molybdenum carbide |
| US7276102B2 (en) * | 2004-10-21 | 2007-10-02 | Climax Engineered Materials, Llc | Molybdenum metal powder and production thereof |
-
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