白钨矿氢氧化钠焙烧热力学及新工艺研究
发布时间：2020-05-05 00:25
【摘要】：钨的冶炼原料有黑钨矿和白钨矿,随着易冶炼的黑钨矿日益枯竭,白钨矿已成为钨工业的主要原料。我国白钨冶炼主要采用高压碱分解工艺,无论是以前的碳酸钠压煮还是现在主流的氢氧化钠压煮法,都需在高压的条件下才能实现白钨矿的分解,压力通常在6~18公斤左右,常带来安全问题;生产均为单釜的间歇性操作,生产效率较低,且渣含钨在1~2%,钨的利用率需进一步提升。基于(CaO)Na_2O-WO_3-H_2O赝三元系相图分析可知,碱浓度是影响钨矿分解的最主要因素,同时借鉴早期的碳酸钠烧结分解钨矿的连续操作方式,提出白钨矿氢氧化钠焙烧分解的设想,并对白钨矿氢氧化钠焙烧热力学和新工艺进行了研究。主要内容如下:(1)对氢氧化钠焙烧分解白钨矿进行了探索研究,结果表明:焙烧过程中添加部分二氧化硅可高效的分解白钨矿,焙砂经水浸后渣含钨低于1%,为氢氧化钠焙烧白钨矿提钨新工艺奠定了基础。(2)通过XRD对白钨矿氢氧化钠焙烧产物和水浸渣检测分析,焙烧产物的主要成分为Na_2WO_4和Na_2CaSiO_4,水浸渣的主要成分为CaCO_3。对白钨矿氢氧化钠焙烧水浸渣研究,研究表明:水浸渣中的CaCO_3是由Na_2CaSiO_4与水溶液中的H_2O和CO_2反应生成。(3)根据白钨矿氢氧化钠焙烧产物确定了该过程的主要反应,并对其进行了热力学分析,结果表明:焙烧反应的吉布斯自由能随温度的升高越来越负,当温度为973K时,其吉布斯自由能为-221.26 kJ/mol,说明该温度下焙烧反应较容易进行;在CaWO_4-SiO_2-NaOH体系中,当温度大于973K时NaOH和Na_2SiO_3均能分解白钨矿,但碳酸钠无法分解白钨矿。同时,NaOH优先于Na_2SiO_3和白钨矿反应。氢氧化钠焙烧法相比与苏打烧结法能在更低的温度条件下分解白钨矿。(4)考察了碱用量、二氧化硅用量、焙烧温度、焙烧时间、水浸时间、水浸温度、液固等7个因素对白钨矿分解的影响,探明了白钨矿氢氧化钠焙烧—水浸提钨的最佳工艺条件:氢氧化钠用量为理论量的1.1倍、二氧化硅用量为理论量的1.20倍、焙烧温度为700℃、焙烧时间为2 h、水浸时间为4 h、水浸搅拌速度为350 r/min、液固比为3.2:1、水浸温度为80℃。
【图文】：
Hemeydon 英国 0.19 401 资源量Sisson 加拿大 0.07 334 资源量Northern Dancer 加拿大 0.1 223 资源量NuiPhao 越南 - 97 资源量Verkhne-Kayrakty 俄罗斯 - 87 资源量Mactung 加拿大 1.08 62 资源量数据来源：Edison Research,World Tungsten Report，USGS全球钨资源主要集中在中国、加拿大、美国、俄罗斯、奥地利、葡萄牙、玻利维亚等几个国家，以上的几个国家拥有全球钨资源的 80%以上（见图 1.1）。在2004~2014 年全球钨储量维持在 300 万吨左右，中国维持在 180 万~190 万吨左右，大概占全球资源储量的 60%左右[45]。2012 年美国地质调查局公布的全球钨储量数据中，其中钨资源储量排名第一位的是中国，钨储量约为 190 万吨，占全世界钨资源储量的60%左右；排在第二位的为俄罗斯，其钨资源储量大约在 25 万吨左右，占全球钨资源储量的 8.7%。
图 1.2 2005 ~2012 年中国钨消费量 1.1 节钨及其化合物性质和应用和 1.2 节钨资源的现状可知，钨是一种稀高熔点、高密度、高硬度、高导电率、高电子发射系数、高温力学性能高压缩模量、高弹性模量、低膨胀系数以及抗变形、耐腐蚀等一系列优械性能和化学稳定性能，被誉为 工业牙齿‖，广泛的应用于航空、航天冶金、机械、汽车、电子、石化和军事领域。由于钨资源在全球的稀缺领域中的不可替代作用，钨在经济建设、国防建设和社会发展中都具有略意义。从钨资源禀赋条件、储量、开采现状以及钨业长远战略发展来源安全形势不容乐观， 急需要提高钨资源的利用率。前，全球钨矿资源的消耗逐年增大，由于黑钨矿易于冶炼，我国的钨冶处理黑钨矿为主，造成黑钨矿日益枯竭，钨冶炼中白钨矿所占的比重正成现今钨冶炼原料以白钨矿为主。企业为面对当前钨矿资源格局的改变技术改造和技术升级，提高对白钨矿的利用率。钨冶炼通过技术改造提用率，即有利解决节约能源，提高资源综合利用水平，，也有利于提高企力。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF841.1
本文编号：2649220
【图文】：
Hemeydon 英国 0.19 401 资源量Sisson 加拿大 0.07 334 资源量Northern Dancer 加拿大 0.1 223 资源量NuiPhao 越南 - 97 资源量Verkhne-Kayrakty 俄罗斯 - 87 资源量Mactung 加拿大 1.08 62 资源量数据来源：Edison Research,World Tungsten Report，USGS全球钨资源主要集中在中国、加拿大、美国、俄罗斯、奥地利、葡萄牙、玻利维亚等几个国家，以上的几个国家拥有全球钨资源的 80%以上（见图 1.1）。在2004~2014 年全球钨储量维持在 300 万吨左右，中国维持在 180 万~190 万吨左右，大概占全球资源储量的 60%左右[45]。2012 年美国地质调查局公布的全球钨储量数据中，其中钨资源储量排名第一位的是中国，钨储量约为 190 万吨，占全世界钨资源储量的60%左右；排在第二位的为俄罗斯，其钨资源储量大约在 25 万吨左右，占全球钨资源储量的 8.7%。
图 1.2 2005 ~2012 年中国钨消费量 1.1 节钨及其化合物性质和应用和 1.2 节钨资源的现状可知，钨是一种稀高熔点、高密度、高硬度、高导电率、高电子发射系数、高温力学性能高压缩模量、高弹性模量、低膨胀系数以及抗变形、耐腐蚀等一系列优械性能和化学稳定性能，被誉为 工业牙齿‖，广泛的应用于航空、航天冶金、机械、汽车、电子、石化和军事领域。由于钨资源在全球的稀缺领域中的不可替代作用，钨在经济建设、国防建设和社会发展中都具有略意义。从钨资源禀赋条件、储量、开采现状以及钨业长远战略发展来源安全形势不容乐观， 急需要提高钨资源的利用率。前，全球钨矿资源的消耗逐年增大，由于黑钨矿易于冶炼，我国的钨冶处理黑钨矿为主，造成黑钨矿日益枯竭，钨冶炼中白钨矿所占的比重正成现今钨冶炼原料以白钨矿为主。企业为面对当前钨矿资源格局的改变技术改造和技术升级，提高对白钨矿的利用率。钨冶炼通过技术改造提用率，即有利解决节约能源，提高资源综合利用水平，，也有利于提高企力。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF841.1
【引证文献】
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1 梁鑫;磷酸钠焙烧分解白钨及过剩磷酸钠循环利用研究[D];江西理工大学;2018年
本文编号：2649220
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