離心萃取機提取鎢的濕法冶金工藝

離心萃取機提取鎢的濕法工藝

????針對傳統(tǒng)鎢濕法冶金離子交換工藝存在吸附料液濃度低、耗水量和廢水排放量大以及料液中的堿不能循環(huán)利用等問題，本文提出了一種采用HCO3-型強堿性陰離子樹脂進行吸附，NH4HCO3+(NH4)2CO3混合按溶液進行解吸的鎢離子交換新工藝。

????本文首先用配制料液在單柱上考察了料液濃度、交換接觸時間、料液氫氧化鈉濃度對鎢吸附的影響以及解吸劑組成、接觸時間對鎢解吸的影響以及雜質(zhì)磷、砷在離子交換過程中的行為，然后進行了串柱試驗并用工業(yè)實際料液進行了驗證。

研究結(jié)果表明，新工藝能從鎢礦堿浸出液中提取鎢制取純鎢酸按溶液，在轉(zhuǎn)型的同時實現(xiàn)了磷、砷等雜質(zhì)的分離，新工藝在技術上是可行的。與傳統(tǒng)離子交換工藝相比，新工藝能顯著提高吸附料液W03濃度，吸附料液W03濃度可達80~100g/L左右，交后液經(jīng)過處理后可返回進出循環(huán)利用。新工藝能提高離子交換設備的生產(chǎn)能力，降低過程的耗水量和廢水排放量并能實現(xiàn)浸出液中堿的回收利用，是一種鎢濕法冶金的清潔生產(chǎn)工藝。

關鍵詞:鎢，濕法冶金，離子交換，除雜，清潔生產(chǎn)

1. 1前言

????鎢是1781年某化學家發(fā)現(xiàn)的。在元素周期表中，鎢(助位于第六周期第V1B族鉻副族。原子量為183.85，原子序數(shù)為74。鎢有+2,+3, +4, +5, +6五種價態(tài)，其中+6價最穩(wěn)定。自由狀態(tài)的鎢是銀白色有光澤的金屬，粉末狀的鎢則呈灰白色或黑色fll。鎢的密度為19.35g.cm-3，熔點為3400℃?,是金屬中熔點最高的，沸點為5500℃。

????地殼中鎢的含量估計為百萬分之一到百萬分之一點三((1 ~1.3PPm}，其相對豐度序在金屬中第八位，在所有元素中居第十六位，在自然界中鎢礦物有15種以上，但具有工業(yè)價值的僅有兩種:黑鎢礦(鎢錳鐵礦)和白鎢礦(鎢酸鈣礦)這些礦均存在于偉晶巖中，它們往往與錫石、輝鋁礦、輝鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、綠柱石、閃鋅礦、輝銻礦、方鉛礦、黃銅礦、自然金等共生。因為一些長石和云母始終是構(gòu)成偉晶巖的主體，有鎢礦的地方也就可能有硅酸鈣的存在。除黑鎢礦和白鎢礦外，鎢的礦物還有鎢華、輝鎢礦等。

????黑鎢礦(Fe,Mn )WO4常呈褐黑色，黑鎢礦由此得名，它是鎢鐵礦和鎢錳礦的類質(zhì)同象混合物，?；煊蠳b2O5 , Ta2O5 . Sc2O3?, MgO?. CaO等。密度為6.7-7.5g.cm-3。含鐵較多者密度大，且有弱磁性。細粉狀的鎢錳鐵礦在濃鹽酸中分解，加熱時分解加速，分解后析出鎢酸:在硝酸中僅有少量溶解:用Na2O2 , ?NaOH或Na2CO3熔融，可得可溶性的鎢酸鈉。

????白鎢礦 CaWO4常呈白色或灰白色，少數(shù)為棕色或黃色，在紫外光下發(fā)淺藍色熒光。密度為5.8 ~6.2 g.cm -3，理論上含80.5%的WO3，含少量的MoO3。白鎢礦易被鹽酸分解;在加熱時會被草酸分解;硝酸僅能破壞其表面;還可被Na2CO3熔融為可溶性的鎢酸鈉。

????上世紀初期，由于鎢的一系列應用開發(fā)，如1900年在某博覽會首次展出以鎢作為合金元素研制的高速鋼及采用鎢絲的燈泡，1927~1928年研制成的碳化鎢基燒結(jié)硬質(zhì)合金，鎢冶金開始得到發(fā)展，鎢精礦的產(chǎn)量迅速提高。（離心萃取機提取鎢的濕法工藝）

????鎢在國民經(jīng)濟和國防等許多方面應用十分廣泛，有著非常重要的地位。我國是鎢資源大國，鎢礦儲量和產(chǎn)量居世界首位。發(fā)揮我國鎢資源優(yōu)勢，經(jīng)濟有效地開發(fā)、生產(chǎn)高質(zhì)量的鎢產(chǎn)品，對我國的出口創(chuàng)匯和硬質(zhì)合金工業(yè)乃至世界鎢業(yè)的發(fā)展起著重大的推動作用[f210

????鎢的濕法冶金是指從鎢礦物原料到鎢中間產(chǎn)品(即某種純鎢化合物)這一步驟，鎢的中間化合物主要有仲鎢酸按(APT)、鎢酸、藍色氧化鎢、黃色氧化鎢等。由于鎢中間化合物質(zhì)量的好壞直接關系到制成品的質(zhì)量，因此鎢中間化合物提取方法的改進對發(fā)展鎢冶金事業(yè)是極為重要的。

????口前國內(nèi)企業(yè)廣泛采用苛性鈉分解鎢礦原料來生產(chǎn)APT。從浸出的粗鎢酸鈉溶液中制取APT的方法有經(jīng)典法、萃取法和離子交換法。經(jīng)典法由于其固有的缺點而逐漸被后兩種方法取代。萃取法和現(xiàn)行離子交換法相對于經(jīng)典法有很大的進步，但仍然存在很多缺點。

????目前工業(yè)上萃取法的應用，還是僅限于在酸性介質(zhì)中用叔胺和伯胺做萃取劑。此法可以有效地從鎢礦堿浸出液中提取鎢，且可以直接轉(zhuǎn)型成鎢酸錢。但是這個方法存在嚴重的不足:萃取過程不能除雜，萃取采用的是pH=2~3的酸性介質(zhì)，需要耗費大量的酸來調(diào)節(jié)料液的酸度，萃余液中含有大量由酸與游離堿形成的無機鹽，容易行成廢棄物污染。

????現(xiàn)在的離子交換法與萃取法相比有優(yōu)點:離子交換法在轉(zhuǎn)型的同時實現(xiàn)除雜，可以直接處理堿性料液無需調(diào)酸，流程短，設備簡單，易于操作，勞動環(huán)境好，設備和廠房腐蝕小，鎢回收率高。正是由于有這么的優(yōu)勢，目前有三分之二的鎢企業(yè)采用這種方法。（離心萃取機提取鎢的濕法工藝）

????但是隨著我國鎢資源日益減少，鎢礦品位越來越低，原材料價格的上升和環(huán)境保護的要求越來越嚴格，現(xiàn)行的離子交換方法的缺點己經(jīng)開始逐漸顯示出來:首先原料液需要高倍稀釋，這樣就消耗了大量的水，其次是交后液的直接排放，浪費堿的同時產(chǎn)生了大量難處理的廢水，再次是APT結(jié)晶母液不能返回主流程，需要另外的工序。

????本文在前人研究工作的基礎上，提出了鎢冶金一種新的離子交換工藝，新工藝是采用碳酸氫根型樹脂離子交換提純鎢的化合物的。新工藝不僅節(jié)省了大量水資源，實現(xiàn)了交后液中堿的回收利用，而且還能實現(xiàn)在轉(zhuǎn)型???同時除去雜質(zhì)，同時也有流程短，鎢損失小，化學試劑消耗少，以及APT結(jié)晶母液可以返回主流程，能形成閉路循環(huán)的許多優(yōu)點。2鎢的冶金現(xiàn)狀

????鎢冶金一般包括四個過程，其中原料分解和純鎢化合物制取屬于鎢濕法冶金的范疇(下面有詳細的介紹)，而接下來的金屬鎢粉制取目前工業(yè)上實用的方法仍是鎢氧化物氫還原法，然后采用粉末冶金的方法制取致密金屬鎢。典型的鎢冶金的原則流程如圖1-1

2. 1鎢礦物原料的分解方法

在工業(yè)生產(chǎn)中，鎢礦物原料分解的常用方法有四種:(1)蘇打高溫燒結(jié)一水浸法，(2)蘇打高壓浸出法，(3)苛性鈉浸出法，(4)酸分解法(主要針對白鎢精礦)。當采用前三種方法時，礦物中的鎢轉(zhuǎn)化為鎢酸鈉進入溶液中，當采用酸分解法時，鎢轉(zhuǎn)化為粗鎢酸。目前國內(nèi)絕大部分的企業(yè)采用的是苛性鈉浸出法。

(1)蘇打高溫燒結(jié)一水浸法

????蘇打高溫燒結(jié)一水浸法既適用于處理黑鎢礦，也適用于處理白鎢礦或黑白鎢礦混合低品位中礦，但由于其許多技術經(jīng)濟指標往往低于其它各種濕法分解的方法，如回收率低、能耗高等等，因此有逐步被取代的趨勢，其反應方程式是在800-900℃下發(fā)生的。

????反應方程式:

(2)蘇打高壓浸出法

????蘇打高壓浸出法是當前工業(yè)上分解鎢礦物原料的很重要方法之一，它既適用于處理白鎢精礦，又適用于處理低品位(WO3含量可低至5%)的黑白鎢混合礦。過程中的主要反應式為:

(3)苛性鈉浸出法

????苛性鈉浸出法分高壓浸出和常壓浸出兩種，是當前工業(yè)上分解黑鎢精礦的主要方法，由于其流程短、技術條件容易控制、安全靈活、設備容易制造、基建投資少而廣為國內(nèi)鎢冶煉廠采用。其反應方程式:

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????近年來，隨著國家對鎢資源的開發(fā)的日益重視。國內(nèi)