2.1.17.1. Восстановление вольфрамового ангидрида до металла водородом

Протекает через промежуточные стадии по реакциям (температура 850900 С):

10 WO₃ + H₂ == W₁₀O₂₉ + H₂O (2.34)

2 W₁₀O₂₉ + 4 H₂ == 5 W₄O₁₁ + 4 H₂O (2.35)

W₄O₁₁ + 3 H₂ == 4 WO₂ + 3 H₂O (2.36)

WO₂ + 2H₂ == W + 2 H₂O (2.37)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

WO₃ + 3 H₂ == W + 3 H₂O (2.38)

Реакции экзотермические, повышение температуры сдвигает реакции в сторону восстановления. Эти реакции обратимы.

Процесс восстановления осуществляют в многотрубных печах с непрерывным или периодическим продвижением контейнеров («лодочек») из никеля или нержавеющей стали, заполненных WO₃, вдоль нагревательных труб из жаростойкой стали в направлении от низкотемпературных зон к высокотемпературным.

Для больших масштабов производства применяют печи с трубами прямоугольного сечения (муфелями), а также наклонные вращающиеся трубчатые печи. Водород подают в направлении, противоположном движению загрузки, вследствие чего последняя стадия восстановления протекает в выходном конце трубы, в поступающем сухом водороде.

Многотрубная печь состоит из двух горизонтальных рядов труб (в нижнем – 7, верхнем – 6), изготовленных из хромоникелевой стали,  5070 мм, длиной 57 м. Трубы теплоизолированы (асбестом) и помещены в железный кожух. Обогрев печи ведётся нихромовыми нагревателями ( 5мм). Печь имеет 35 температурных зон, длина которых около 4 м. Лодочки с WO₃ передвигаются с помощью штанг механическим толкателем со скоростью 530 мм/мин.

На практике восстановление WO₃ ведут в две стадии. Это вызвано значительным ( 3 раза) уменьшением объёма загрузки лодочки при восстановлении WO₃ до W (плотность WO₃ – 7,2 , а W  19,3), в результате чего при одностадийном процессе большую часть лодочка будет недогруженной. Поэтому в начале WO₃ восстанавливают до WO₂, а затем WO₂ до W.

Режим восстановления выбирают в зависимости от требований к зернистости вольфрамового порошка. Размер частиц порошкообразного W зависит от ряда факторов:

1) от температурного режима восстановления;

2) от величины частиц исходных окислов;

3) скорости пропускания водорода через трубу печи.

Влияние температуры и величины частиц исходных окислов взаимосвязано. Из крупного WO₃ нельзя получить мелкий порошок, но из мелкой окиси можно получить крупнозернистый вольфрамовый порошок. Это обусловлено ростом частиц окислов, скорость которых увеличивается с повышением температуры.