中原关键金属实验室绿色冶金新技术孙院军教授团队，针对钨粉传统工艺“效率低、能耗高和环保问题突出”的现状，课题组深入分析还原过程中反应物间的物理化学变化与传质规律，开发了一种钨粉制备的新工艺。通过改变反应体系中气体的输运路径，实现反应界面上水分压的精确调控，达到了高效率生产高质量钨粉的目标。
图1.不同工艺制备钨粉的上层和下层SEM图：（a）传统法15mm；（b）新工艺15mm；（c）新工艺25mm
钨具有高熔点、高硬度、低热膨胀系数和良好的导电导热性能，广泛应用在硬质合金、电子、化工、医疗、航天和军事等领域，也被称为“工业牙齿”。目前，工业上主要是通过氢还原氧化钨制备钨粉，由于氢气是一种较为昂贵的还原剂，而且大部分氢气不直接参与反应，容易造成资源浪费和成本增加。另外，在还原过程中受化学气相运输机理（CVT）牵制，氧化钨和水蒸气反应生成钨水化合物WO2(OH)2，被氢气还原后沉积在低价氧化钨或者钨的晶粒表面，导致出现钨晶粒粗大且均匀性较差等缺陷。因此，影响传统氢还原法进一步发展的主要因素可以归咎于生产成本和钨粉的质量。
针对以上关键的科学问题，绿色冶金新技术课题组经过深入研究，通过改变反应体系中气体的输运路径，设计出一种制备钨粉的新方法。该项研究具有以下亮点：（1）调控反应界面水分压；（2）大幅度提高还原效率；（3）调控钨粉有物理性能。
郑州大学中原关键金属实验室绿色冶金新技术课题组2020级硕士生陈永强为本文的第一作者，车玉思老师为本文的通讯作者。
该项目得到国家重点研发计划项目（No. 2021YFC2901200）和国家自然科学基金重点项目（No. 92062223）的大力支持。
论文链接：
DOI:10.1016/j.ijrmhm.2022.105869
https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2022.105869
International Journal of Refractory Metals and Hard Materials – 2022 – Chen -Novel process for preparing tungsten powder by hydrogen reduction of tungsten trioxide (sciencedirectassets.com)
参考文献：
Yongqiang Chen, Ruirui Yang, Chao Zhang, Jianxun Song, Yusi Che*, Jilin He. Novel process for preparing tungsten powder by hydrogen reduction of tungsten trioxide. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2022, DOI:10.1016/j.ijrmhm.2022.105869
