【摘要】：鎢的冶煉原料有黑鎢礦和白鎢礦,隨著易冶煉的黑鎢礦日益枯竭,白鎢礦已成為鎢工業(yè)的主要原料。我國白鎢冶煉主要采用高壓堿分解工藝,無論是以前的碳酸鈉壓煮還是現(xiàn)在主流的氫氧化鈉壓煮法,都需在高壓的條件下才能實現(xiàn)白鎢礦的分解,壓力通常在6~18公斤左右,常帶來安全問題;生產(chǎn)均為單釜的間歇性操作,生產(chǎn)效率較低,且渣含鎢在1~2%,鎢的利用率需進(jìn)一步提升。基于(CaO)Na_2O-WO_3-H_2O贗三元系相圖分析可知,堿濃度是影響鎢礦分解的最主要因素,同時借鑒早期的碳酸鈉燒結(jié)分解鎢礦的連續(xù)操作方式,提出白鎢礦氫氧化鈉焙燒分解的設(shè)想,并對白鎢礦氫氧化鈉焙燒熱力學(xué)和新工藝進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下:(1)對氫氧化鈉焙燒分解白鎢礦進(jìn)行了探索研究,結(jié)果表明:焙燒過程中添加部分二氧化硅可高效的分解白鎢礦,焙砂經(jīng)水浸后渣含鎢低于1%,為氫氧化鈉焙燒白鎢礦提鎢新工藝奠定了基礎(chǔ)。(2)通過XRD對白鎢礦氫氧化鈉焙燒產(chǎn)物和水浸渣檢測分析,焙燒產(chǎn)物的主要成分為Na_2WO_4和Na_2CaSiO_4,水浸渣的主要成分為CaCO_3。對白鎢礦氫氧化鈉焙燒水浸渣研究,研究表明:水浸渣中的CaCO_3是由Na_2CaSiO_4與水溶液中的H_2O和CO_2反應(yīng)生成。(3)根據(jù)白鎢礦氫氧化鈉焙燒產(chǎn)物確定了該過程的主要反應(yīng),并對其進(jìn)行了熱力學(xué)分析,結(jié)果表明:焙燒反應(yīng)的吉布斯自由能隨溫度的升高越來越負(fù),當(dāng)溫度為973K時,其吉布斯自由能為-221.26 kJ/mol,說明該溫度下焙燒反應(yīng)較容易進(jìn)行;在CaWO_4-SiO_2-NaOH體系中,當(dāng)溫度大于973K時NaOH和Na_2SiO_3均能分解白鎢礦,但碳酸鈉無法分解白鎢礦。同時,NaOH優(yōu)先于Na_2SiO_3和白鎢礦反應(yīng)。氫氧化鈉焙燒法相比與蘇打燒結(jié)法能在更低的溫度條件下分解白鎢礦。(4)考察了堿用量、二氧化硅用量、焙燒溫度、焙燒時間、水浸時間、水浸溫度、液固等7個因素對白鎢礦分解的影響,探明了白鎢礦氫氧化鈉焙燒—水浸提鎢的最佳工藝條件:氫氧化鈉用量為理論量的1.1倍、二氧化硅用量為理論量的1.20倍、焙燒溫度為700℃、焙燒時間為2 h、水浸時間為4 h、水浸攪拌速度為350 r/min、液固比為3.2:1、水浸溫度為80℃。
【圖文】：

Hemeydon 英國 0.19 401 資源量Sisson 加拿大 0.07 334 資源量Northern Dancer 加拿大 0.1 223 資源量NuiPhao 越南 - 97 資源量Verkhne-Kayrakty 俄羅斯 - 87 資源量Mactung 加拿大 1.08 62 資源量數(shù)據(jù)來源：Edison Research,World Tungsten Report，USGS全球鎢資源主要集中在中國、加拿大、美國、俄羅斯、奧地利、葡萄牙、玻利維亞等幾個國家，以上的幾個國家擁有全球鎢資源的 80%以上（見圖 1.1）。在2004~2014 年全球鎢儲量維持在 300 萬噸左右，中國維持在 180 萬~190 萬噸左右，大概占全球資源儲量的 60%左右[45]。2012 年美國地質(zhì)調(diào)查局公布的全球鎢儲量數(shù)據(jù)中，其中鎢資源儲量排名第一位的是中國，鎢儲量約為 190 萬噸，占全世界鎢資源儲量的60%左右；排在第二位的為俄羅斯，其鎢資源儲量大約在 25 萬噸左右，占全球鎢資源儲量的 8.7%。

圖 1.2 2005 ~2012 年中國鎢消費量 1.1 節(jié)鎢及其化合物性質(zhì)和應(yīng)用和 1.2 節(jié)鎢資源的現(xiàn)狀可知，鎢是一種稀高熔點、高密度、高硬度、高導(dǎo)電率、高電子發(fā)射系數(shù)、高溫力學(xué)性能高壓縮模量、高彈性模量、低膨脹系數(shù)以及抗變形、耐腐蝕等一系列優(yōu)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性能，被譽為 工業(yè)牙齒‖，廣泛的應(yīng)用于航空、航天冶金、機械、汽車、電子、石化和軍事領(lǐng)域。由于鎢資源在全球的稀缺領(lǐng)域中的不可替代作用，鎢在經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展中都具有略意義。從鎢資源稟賦條件、儲量、開采現(xiàn)狀以及鎢業(yè)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略發(fā)展來源安全形勢不容樂觀， 急需要提高鎢資源的利用率。前，全球鎢礦資源的消耗逐年增大，由于黑鎢礦易于冶煉，我國的鎢冶處理黑鎢礦為主，造成黑鎢礦日益枯竭，鎢冶煉中白鎢礦所占的比重正成現(xiàn)今鎢冶煉原料以白鎢礦為主。企業(yè)為面對當(dāng)前鎢礦資源格局的改變技術(shù)改造和技術(shù)升級，提高對白鎢礦的利用率。鎢冶煉通過技術(shù)改造提用率，即有利解決節(jié)約能源，提高資源綜合利用水平，，也有利于提高企力。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF841.1

【引證文獻(xiàn)】

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1 梁鑫;磷酸鈉焙燒分解白鎢及過剩磷酸鈉循環(huán)利用研究[D];江西理工大學(xué);2018年

本文編號：2649220