텅스텐 분말 생산의 주요 방법

텅스텐 분말은 텅스텐 카바이드, 순수 텅스텐, 텅스텐 합금 및 기타 텅스텐 제품 생산을 위한 주요 원료이며, 텅스텐 분말의 70% 이상이 텅스텐 카바이드 생산에 사용됩니다. 현재 텅스텐 분말을 얻는 주요 방법은 다음과 같습니다.

산화텅스텐의 수소 환원 방법

H2를 환원제로 사용하여 산화텅스텐을 텅스텐 분말로 환원시키는 방법이다. 예를 들어 WO₃의 수소 환원을 취하면 전체 반응은 다음과 같습니다.

WO₃+3H₂=W+3H₂O

현재 수소환원 원료로 사용되는 산화텅스텐으로는 주로 황색삼산화텅스텐(WO₃), 청색산화텅스텐(주로 WO2.₉), 자색산화텅스텐(WO2.₇2) 등이 있다. 현재 텅스텐 금속분말을 제조하는 주요 방법은 산화텅스텐의 수소환원법이다.

2. 텅스텐 할로겐화물의 수소 환원

H2를 환원제로 사용하여 할로겐화텅스텐(염화텅스텐, 불화텅스텐 등)을 금속텅스텐으로 환원시키는 방법이다. 예를 들어 WCl6의 수소 환원의 경우 전체 반응은 다음과 같습니다.

WCl6+3H₂=W+6HCI

텅스텐 할로겐화물의 수소 환원 공정은 초미세 텅스텐 분말 또는 텅스텐 코팅을 생성하기 위해 주로 화학 기상 증착에 사용되는 기상 반응입니다. 현재 텅스텐 할로겐화물의 염소화 환원 방법은 소규모 생산에만 사용됩니다.

3. 산화텅스텐의 탄소 저감 방법

텅스텐 산화물과 탄소의 혼합물을 특정 온도로 가열하면 텅스텐 산화물이 텅스텐 분말로 환원됩니다. WO₃의 탄소 감소를 예로 들면, 전체 반응은 다음과 같습니다.

WO₃+3C=W+3CO

WO₃+3CO=W+3CO₂

때로는 탄소 감소 과정을 촉진하기 위해 소량의 수소가 용광로에 도입됩니다. 그러나 이 방법으로 생산된 텅스텐 분말은 탄소 함량이 상대적으로 높아 텅스텐 제품에는 적합하지 않습니다. 현재 텅스텐 분말을 제조하기 위한 탄소 저감 방법은 그 활용도가 낮으나, 탄화텅스텐, 특히 초미세 탄화텅스텐 분말 및 탄화텅스텐 복합분말의 직접 생산에 적용되는 사례가 늘어나고 있다.

4. 기타 방법

금속 텅스텐을 생산하는 다른 방법으로는 용융염 전기분해, 아연 환원, 플라즈마 수소 환원 등이 있습니다.