畢業(yè)設計（論文）-年產(chǎn)8000噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計

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1、 中南大學題 目 年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計學生姓名 指導老師 學 院 冶金科學與工程學院專業(yè)班級 冶金 0902年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 2 -年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 3 -摘要本文是以黑白鎢混合礦為原料年產(chǎn) 8000 噸 APT(仲鎢酸銨)生產(chǎn)車間的設計說明書。按照一般有色冶金生產(chǎn)車間設計的步驟，文章首先介紹了鎢行業(yè)的概況、政策及面臨的問題；結(jié)合原料特征，通過對 APT 整個工藝過程生產(chǎn)方法的比較，選擇了蘇打高壓浸出分解黑白鎢混合礦離子交換法除雜和轉(zhuǎn)型選擇沉淀法分離鎢鉬蒸發(fā)結(jié)晶生產(chǎn) APT；通過對各生產(chǎn)工序金屬平衡、物料平衡計算和設備選型

2、，確定了各工序所需原料的量和設備的型號、規(guī)格和數(shù)目；并進行了合理的車間配置；通過分析生產(chǎn)過程中工業(yè)三廢的產(chǎn)生和危害，提出了三廢處理的方案；根據(jù)生產(chǎn)過程需要，對車間進行了勞動定員；進而對整個工藝過程進行了技術經(jīng)濟分析，計算結(jié)果表明本設計所采用工藝流程技術上可行，經(jīng)濟上合理。關鍵詞 黑白鎢混合礦 蘇打高壓浸出 離子交換 APT 年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 4 -AbstractThe specification is a workshop of 8000t/y Ammonium paratungstate(APT) produced with scheelite-wolframit

3、e mixed concentrate. Following the general design steps of nonferrous metallurgy workshop, the present situation of the APT production was first presented. According to the characteristics of the raw material , technological process of soda(NaCO3) leaching at high pressureion exchangeselectively pre

4、cipitation to separate Moevaporation and crystallization process was selected as the process of APT production. The quantity of various materials in every process were fixed up and the corresponding equipments were designed or selected(include the type, size and number) originated from the result of

5、 calculating of the balance of metal and matter. The workshop is reasonably designed. The strategy of dealing with the industrial waste was proposed following the analysis of the source and the harm of the waste. The work force was arranged according to the requirement of producing process. At last,

6、 the economic target was analyzed. All these results shows that the process of this design is reasonable and economical.Keywords: scheelite-wolframite mixed concentrates; soda leaching at high pressure; ion exchange; ammonium paratungstate.年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 5 - 目 錄摘要摘要.3第一章第一章 文獻綜述文獻綜述.101.1 鎢冶金

7、的原料鎢冶金的原料.101.2 鎢行業(yè)概況鎢行業(yè)概況.101.3 鎢行業(yè)政策鎢行業(yè)政策.101.4 我國鎢礦資源節(jié)約與綜合利用現(xiàn)狀及規(guī)劃建設目標我國鎢礦資源節(jié)約與綜合利用現(xiàn)狀及規(guī)劃建設目標.121.5 我國鎢業(yè)存在的一些問題和相關建議我國鎢業(yè)存在的一些問題和相關建議.141.6 設計內(nèi)容設計內(nèi)容.161.7 廠址選擇廠址選擇.16第二章第二章 工藝流程的選擇與論證工藝流程的選擇與論證.182.1 概論概論.182.2 鎢礦分解工藝流程的選擇與論證鎢礦分解工藝流程的選擇與論證.182.2.1 工藝流程選擇的基本原則 .192.2.2 鎢礦的分解工藝流程選擇 .192.2.3 工藝流程的確定 .2

8、72.3 其他工序工藝流程的確定其他工序工藝流程的確定.292.3.1 純化合物的制取 .292.3.2 除鉬工藝的確定 .322.3.3 除鉬工藝的選擇與論證 .35年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 6 -2.3.4 結(jié)晶工藝的確定 .362.3.5 母液回收 .372.3.6 鎢冶煉堿壓煮工藝的選擇與論證 .382.4 工藝總流程工藝總流程.402.5 工藝技術參數(shù)工藝技術參數(shù).422.5.1 磨礦工序 .422.5.2 浸出、過濾工序 .422.5.3 稀釋、交前液配制 .422.5.4 離子交換工序 .432.5.5 鎢鉬分離 .432.5.6 蒸發(fā)結(jié)晶 .442.5.7 干

9、燥、過篩、包裝 .442.5.8 結(jié)晶母液回收 .45第三章第三章 冶金計算冶金計算.463.1 冶金計算的目的與計算內(nèi)容冶金計算的目的與計算內(nèi)容.463.1.1 目的 .463.1.2 計算內(nèi)容 .463.2 有價金屬核算有價金屬核算.463.2.1 工序示意圖 .463.2.2 工序指標 .463.2.3 有價金屬衡算 .483.2.4 有價金屬平衡預算 .50年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 7 -3.3 物料平衡計算物料平衡計算.503.3.1 工序 磨礦工序 .513.3.2 工序 II 浸出、過濾.523.3.3 工序 III 稀釋 .543.3.4 工序 離子交換 .5

10、63.3.5 工序 V 除鉬.583.3.6 工序 VI 蒸發(fā)結(jié)晶.603.3.7 工序 VII 干燥 過篩 包裝.623.3.8 工序 母液回收 .633.4 產(chǎn)品驗收產(chǎn)品驗收.65第四章第四章 設備選擇與計算設備選擇與計算.664.1 設備選擇的目的與計算內(nèi)容設備選擇的目的與計算內(nèi)容.664.1.1 目的 .664.2 主體設備的設計與計算主體設備的設計與計算.664.2.1 高壓釜的結(jié)構(gòu) .664.2.2 高壓釜主要尺寸的確定 .664.2.3 攪拌功率的計算 .694.2.4 傳動裝置的選擇 .714.2.5 壓煮器的熱平衡和熱功率的計算 .754.2.6 高壓釜臺數(shù)的確定 .764.

11、3 輔助設備的設計輔助設備的設計.774.3.1 磨礦工序設備選擇 .77年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 8 -4.3.2 浸出、過濾工序設備選擇 .784.3.3 稀釋工序設備選擇 .794.3.4 離子交換工序設備選擇 .804.3.5 除鉬工序設備選擇 .824.3.6 蒸發(fā)結(jié)晶工序設備選擇 .834.3.7 母液處理工序設備選擇 .834.3.8 干燥、過篩、包裝工序設備選擇 .844.3.9 廢水處理設備選擇 .844.4 各工序設備明細表各工序設備明細表.85第五章第五章 車間配置車間配置.886.1 概述概述.906.2 本設計三廢的來源本設計三廢的來源.906.3

12、三廢的危害三廢的危害.916.4 三廢治理方法三廢治理方法.916.4.1 廢水回收與綜合利用 .916.4.2 廢渣回收與綜合利用 .916.4.3 廢氣回收與綜合利用 .926.5 本設計回收的經(jīng)濟效益本設計回收的經(jīng)濟效益.927.1 勞動定員原則勞動定員原則.947.2 勞動定員的方法勞動定員的方法.947.3 勞動定員勞動定員.95年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 9 -第八章第八章 技術經(jīng)濟分析技術經(jīng)濟分析.978.1 投資估算投資估算.978.1.1 設備投資估算 .978.1.2 土建投資估算 .988.1.3 其他費用估算 .988.1.4 投資綜合概算表 .988.

13、2 成本估算成本估算.998.2.1 原輔材料費 .998.2.2 水、電、煤的消耗費用 .998.2.3 工人工資及附加費用 .1008.2.4 車間經(jīng)費 .1008.2.5 企業(yè)管理費 .1018.2.6 銷售費用 .1018.2.7 車間成本分布 .1018.3 經(jīng)濟分析經(jīng)濟分析.102結(jié)束語結(jié)束語.103參考文獻參考文獻.104 年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 10 -第一章 文獻綜述1.1 鎢冶金的原料鎢冶金的原料主要為各種鎢的礦產(chǎn)品，但隨著鎢消耗量的提高，鎢二次金屬回收越來越占有重要地位。鎢在地殼中主要礦物為黑鎢礦和白鎢礦。黑鎢礦為 FeWO4與 MnWO4的類質(zhì)同相體

14、，一般當其中 FeO 含量占（FeO+MnO）總重的 10080%，則稱為鎢鐵礦；FeO 量占 8020%，則稱黑鎢礦；FeO 量占200%，則稱為鐵錳礦。白鎢礦的化學分子式為 CaWO4。黑鎢礦(Fe,Mn)WO4 有磁性，比重大 ，白鎢礦 CaWO4 無磁性，有紫外螢光。除黑鎢礦和白鎢礦外，鎢的礦物還有鎢華、輝鎢礦等，工業(yè)利用較少。我國鎢礦石儲量大，白鎢為主，白鎢礦 50%，黑鎢礦 35%，混合礦 15%。1.2 鎢行業(yè)概況鎢是極其稀缺和不可替代的戰(zhàn)略性資源。鎢元素符號為 W，是自然界熔點最高的金屬之一，熔點高達 3,410，鎢的最大特點是高密度，同時具有良好的高溫強度和導電、傳熱性能，常

15、溫下鎢的化學性質(zhì)穩(wěn)定。1鎢是國民經(jīng)濟和現(xiàn)代國防不可替代的基礎材料和戰(zhàn)略資源，用鎢制造的硬質(zhì)合金具有超高硬度和優(yōu)異的耐磨性，用于制造各種切削工具、刀具、鉆具和耐磨零部件，被譽為“工業(yè)的牙齒”，硬質(zhì)合金廣泛應用于軍工、航天航空、機械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領域，鎢絲是照明、電子等行業(yè)的關鍵材料。在上述應用領域，目前尚未發(fā)現(xiàn)鎢的直接替代品。世界范圍內(nèi)，鎢已被列為重要的戰(zhàn)略金屬，美國、俄羅斯等大國先后建立了鎢的戰(zhàn)略儲備。目前，全球鎢探明總儲量僅為 289.80 萬噸（目前全球鎢礦探明儲量可供開采年限已不足 40 年），屬極其稀缺資源，全球已知的 20 多種鎢礦物中，具有工業(yè)價值

16、的僅有白鎢礦和黑鎢礦兩種，黑鎢礦屬優(yōu)質(zhì)鎢礦，白鎢礦屬難選礦石。中國的鎢資源儲量豐富，在全球探明的鎢礦產(chǎn)資源儲量中占比近 70%，居全球首位。1.3 鎢行業(yè)政策2鎢是重要的戰(zhàn)略資源，我國從上世紀 80 年代開始對鎢礦開采秩序進行治理整頓，并于 1991 年將鎢列為國家實行保護性開采的特定礦種，2002 年起對鎢生產(chǎn)實行總量控制和出口配額控制。同時為規(guī)范鎢行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營秩序，我國自 2005 年開始了對鎢行業(yè)的新一輪政策調(diào)控。2005 年 5 月，鎢及其制品的出口退稅率從 13%下調(diào)至 8%；2006 年 1 月，APT、鎢粉末產(chǎn)品出口退稅率從 8%年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 11

17、 -下調(diào)到 5%；2006 年 9 月 15 日起 APT、鎢粉末產(chǎn)品出口退稅率被取消；2006年 11 月，鎢精礦加工貿(mào)易被禁止；2006 年 12 月，商務部發(fā)布鎢行業(yè)準入條件，提高鎢行業(yè)準入門檻，從企業(yè)的設立和布局、生產(chǎn)規(guī)模、資源回收利用及能耗、環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量、安全生產(chǎn)和職業(yè)病防治、勞動保險、監(jiān)督與管理等方面進行了規(guī)定。其中，新建、改造建項目仲鎢酸銨年綜合生產(chǎn)能力不得低于5,000 噸，鎢粉、碳化鎢年綜合能力不得低于 2,000 噸。新建、改擴建項目鎢坯條年綜合生產(chǎn)能力不得低于 100 噸。新建、改擴建硬質(zhì)合金項目不得低于 200噸。資源回收利用及能耗方面，鎢冶煉（從鎢精礦至仲鎢酸銨生產(chǎn)

18、工序）三氧化鎢回收大于 96%（以標準精礦計）；仲鎢酸銨綜合能耗低于 1.00 噸標煤/噸。水資源實現(xiàn)綜合回收利用，水循環(huán)利用率大于 95%。2007 年 1 月，國家對APT、鎢粉末產(chǎn)品開征 5%的出口關稅，藍色氧化鎢出口退稅率由 5%調(diào)減為0，混合料的出口退稅率由 13%調(diào)減為 0，鎢絲的出口退稅率由 13%下降到5%，部分合金深加工產(chǎn)品的出口退稅率由 13%下降到 5%；2007 年，商務部將鎢品的出口配額下調(diào)至 1.54 萬噸；國務院關稅稅則委員會決定，自 2007 年 6月起，對鎢、鉬和稀土金屬等國內(nèi)稀缺的金屬原礦的產(chǎn)品實施 15%的出口暫定關稅。根據(jù)國務院關稅稅則委員會關于 200

19、8 年關稅實施方案的通知（稅委會200725 號），2008 年 1 月 1 日起，開征和提高鎢品出口暫定關稅到 5%-20%；商務部繼續(xù)對鎢品出口實施配額管理，并實行鎢及鎢制品出口企業(yè)名單管理；2009 年 7 月 1 日起，鎢產(chǎn)品出口關稅調(diào)整為 5%。從 2010 年開始，國家就在醞釀對稀土、鎢、銻、鉬、錫、銦、鍺等十種稀有金屬的戰(zhàn)略收儲。2011 年下半年國家開始對輕稀土產(chǎn)品（鑭、鈰、鐠、釹等）進行收儲。從戰(zhàn)略層面考慮，對鎢的收儲是未來的發(fā)展趨勢，并且在接下來一段時間內(nèi)將是鎢行業(yè)的重要議題。鎢收儲有利于鎢行業(yè)和相關企業(yè)的健康平穩(wěn)發(fā)展。首先，國家收儲利于鎢資源的保護，具有非常重要的戰(zhàn)略意義

20、。其次，從短期來看，國家收儲可以提升鎢價，利于相關上市公司（特別是具有豐富鎢資源的企業(yè)）的盈利增長。從長期來看，國家收儲機制的建立可以平滑鎢價波動幅度，抑制鎢價的大起大落，進而有利于整個鎢產(chǎn)業(yè)鏈和相關企業(yè)的平穩(wěn)健康發(fā)展。2011 年 11 月 26 日，商務部公布 2012 年鎢、銻等有色金屬出口（供貨）企業(yè)名單，其中五礦有色金屬股份有限公司、廈門鎢業(yè)股份有限公司、中國中化集團公司（僅限鎢酸）、廈門金鷺特種合金有限公司、四川省五金礦產(chǎn)進出口公司、福建金鑫鎢業(yè)股份有限公司、潮州翔鷺鎢業(yè)有限公司、株州硬質(zhì)合金進出口有限公司、湖南省中南銻鎢工業(yè)貿(mào)易有限公司、南昌硬質(zhì)合金有限責任公司、崇義章源鎢業(yè)股份

21、有限公司、江西稀有稀土金屬鎢業(yè)集團有限公司、自貢硬質(zhì)合金進出口貿(mào)易有限責任公司等 13 家公司入圍 2012 年鎢及鎢制品出口供貨企業(yè)名單?？傊?，為保護我國稀有的鎢礦資源，促進我國鎢產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，我國政府推出了一系列調(diào)控政策，同時，政府還積極促成鎢品產(chǎn)業(yè)資源整合和產(chǎn)業(yè)年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 12 -鏈向下游發(fā)展。隨著鎢礦資源的逐步集中，我國在全球鎢產(chǎn)業(yè)中的話語權(quán)將更加突出。1.4 我國鎢礦資源節(jié)約與綜合利用現(xiàn)狀及規(guī)劃建設目標3我國政府高度重視鎢礦資源的合理開發(fā)利用。早在 1991 年，國務院下發(fā)國務院關于將鎢、錫、銻、離子型稀土礦產(chǎn)列為國家實行保護性開采特定礦種的通知（

22、國發(fā)19915 號），將鎢列為實行保護性開采的特定礦種，并實行鎢開采總量控制。2001 年，我國加入世貿(mào)組織后仍保留對鎢及鎢制品的國營貿(mào)易管理權(quán)，被列為國營貿(mào)易出口產(chǎn)品管理的鎢品品種有 13 個，目前我國具有鎢品出口資質(zhì)的國營貿(mào)易企業(yè)有 12 家，依據(jù)外貿(mào)法中有關“為維護國家安全或社會公益利益”、“國內(nèi)供應短缺或為有效保護可能用竭的國內(nèi)資源”等原則，對鎢品出口實行配額管理。我國鎢礦開采已近百年，1949 年以后尤其是改革開放以來，鎢礦山生產(chǎn)規(guī)模、技術開發(fā)能力已經(jīng)達到較高水平，在采礦工藝方法、技術裝備、通風防塵、地壓控制、選礦工藝方法、選礦藥劑、細泥處理和共伴生礦資源綜合回收等方面取得顯著成就，

23、鎢礦資源開發(fā)利用整體水平明顯提高，黑鎢礦選礦回收率由建國初的 66%提高到目前的 80%以上。通過國家“九五”科技攻關，黑白混合鎢選礦技術取得突破性進展，使得難選鎢多金屬礦選礦回收率提高 10 個百分點以上，而且可以高效率回收鉬、鉍等共伴生元素。但是，從總體上看，除小部分礦山外，大部分礦山因資金不足，科研投入少，人才流失，技術改造和技術創(chuàng)新緩慢，導致我國鎢礦資源開發(fā)利用整體水平與國外先進水平還有較大差距，伴生金屬資源綜合利用回收率不高。2009 年，我國鎢礦（坑采）平均開采回采率為 89.60%，平均選礦回收率為 71.08%。 在中國鎢業(yè)協(xié)會統(tǒng)計的 24 家主要鎢礦山中，2009 年黑鎢礦山

24、選礦回收率最高為 87.19%，最低為 82.80%；白鎢礦山選礦回收率最高為 77.23%，最低為59.90%；黑白混合鎢選礦回收率最高為 59.92%，最低為 58.20%。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，有些白鎢礦區(qū)的選礦回收率只有 40%。由于近幾年入選原礦品位逐年下降，選礦回收率略有下降，采礦損失率總體維持在較高水平。其主要影響因素有以下幾個方面： 白鎢礦地質(zhì)品位低、鎢礦入選品位逐年下降。我國鎢礦資源主要特點是：富礦少、貧礦多、難選礦石多，以白鎢、黑白鎢共生、共伴生為主。2009 年，我國查明鎢資源儲量 571 萬噸（WO3），其中黑鎢礦占 23.33%，白鎢礦占66.90%，混合鎢礦占 9.79%。80

25、%以上的白鎢礦床地質(zhì)品位小于 0.4%，低于國外品位，而且組分復雜，共伴生的白鎢礦床占全部白鎢礦床的 70%。在現(xiàn)有白鎢礦山中，除少數(shù)外，大部分白鎢礦在現(xiàn)有技術條件下選礦回收率低于 60%，比黑鎢礦選礦回收率低 15 個-25 個百分點。隨著鎢礦資源的逐年開采，鎢礦山年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 13 -入選品位呈逐年降低的趨勢，鎢礦品位下降，造成采選成本提高，選礦難度增加，選礦回收率難以提高。 黑鎢礦和白鎢礦以及黑白鎢混合礦選礦工藝各不相同，回收率也存在較大差距。黑鎢礦和白鎢礦以及黑白鎢混合礦 3 種鎢礦的選別技術條件有很大的差別。黑鎢礦石選礦以重力選礦為主；白鎢礦石多采用浮選

26、法選礦；黑白鎢混合礦則涵蓋了黑鎢礦和白鎢礦的綜合選礦技術。我國的黑鎢礦多為石英大脈型或細脈型鎢礦床，屬氣化高溫熱液型礦床，礦石中的礦物成分相對比較簡單，黑鎢礦呈粗大板狀或細脈狀晶體在石英脈內(nèi)富集，嵌布粒度較粗，易于分離，選礦回收率高；而白鎢礦主要是砂巖型、復合型（細脈浸染型-云英巖夕卡巖復合型），礦石中有用礦物和脈石礦物成分都比較復雜，有用礦物結(jié)晶粒度細，常呈浸染狀嵌布于礦石中，多屬難選礦石，選礦回收率低。 黑鎢礦開采量呈下降趨勢，白鎢、混合鎢礦開發(fā)以及低品位鎢綜合回收利用呈上升趨勢。黑鎢礦開采量呈下降趨勢，以及鎢精礦價格的回升，促進了白鎢、黑白混合鎢以及低品位鎢的綜合回收利用。近幾年來，我國

27、新建了一批大型白鎢礦和黑白鎢混合礦選礦廠，其選礦回收率遠低于黑鎢礦選礦回收率；一些企業(yè)投資開發(fā)利用含鎢尾礦、鎢渣，回收利用廢鎢碎料；一些低品位的鎢礦床也開始建設并開采。這些新情況在一定程度上導致我國平均鎢選礦回收率有所下降。 鎢礦開采深度逐年向下延伸，采礦貧化率和損失率上升。我國鎢礦開采主要方式為地下開采，露天開采僅有福建行洛坑鎢礦及江西分宜珠江礦業(yè)等少數(shù)幾個礦山，開拓方式主要為平硐、斜井或豎并聯(lián)合開拓，主要的采礦方法為淺孔留礦法、階段崩落法、全面法和分段空場法。鎢礦大多為脈狀薄或極薄礦體，采礦貧化率一般比較高，因此開采廢渣（廢石及尾礦）較多，開采回采率也不高。并且隨著開采深度逐年下延，開采成

28、本、采礦難度也不斷上升。 “十二五”期間，我國鎢業(yè)應按照建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和構(gòu)建社會主義和諧社會的要求，堅持“在保護中開發(fā)、在開發(fā)中保護”的方針，依照“統(tǒng)籌規(guī)劃、科學開發(fā)、合理利用、依法保護”的原則，以控制總量、淘汰落后產(chǎn)能、加強技術改造、推進資源整合和企業(yè)重組為重點，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級；充分利用境內(nèi)外兩種資源，著力抓好再生利用，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高資源保障能力和資源綜合利用水平，努力縮小與國外先進企業(yè)的差距，正確處理當前與長遠、局部與整體、資源開發(fā)與環(huán)境保護的關系，統(tǒng)籌安排鎢礦資源勘查、開發(fā)、利用與保護的任務，促進我國鎢業(yè)全面、協(xié)調(diào)、健康、可持續(xù)發(fā)展，努力使我國鎢資源大

29、國轉(zhuǎn)變?yōu)殒u工業(yè)強國。 2008 年 12 月 31 日，由國務院批復，國土資源部發(fā)布的中國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2008 年-2015 年）中指出：“依法確定國家規(guī)定實行保護性開采的特定礦種，實行有計劃勘查和開采。對鎢、錫、銻、稀土等國家規(guī)定實行保護性開采的特定礦種的勘查和開采實行規(guī)劃調(diào)控、限制開采、嚴格準入和綜合利用，嚴年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 14 -格實行保護性開采的特定礦種年度開采總量指標控制，嚴禁超計劃開采和計劃外出口?！?鎢礦開采總量目標。強化資源憂患意識、戰(zhàn)略意識和資源保護意識，推進資源整合，實現(xiàn)集約化、規(guī)范化開采，嚴格控制開采總量。在充分利用境內(nèi)外兩種資源和二次資源的

30、基礎上，到 2015 年，通過深入治理整頓、資源節(jié)約和綜合利用，逐步使鎢精礦生產(chǎn)總量（主采鎢礦）控制在 8 萬噸（WO3 65%）以內(nèi)；在調(diào)整出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎上逐年減少初級鎢冶煉產(chǎn)品的出口量配額，促進產(chǎn)品優(yōu)化升級，使鎢品出口總量控制在 3 萬噸（金屬量）以內(nèi)。 鎢資源節(jié)約與綜合利用目標。大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，加強資源節(jié)約和綜合利用，提升礦山采選技術水平，提高開采回采率和選礦回收率。至 2015 年，我國鎢礦平均開采回采率 90%，平均選礦回收率 80%，平均資源綜合利用率 72%以上。其中黑鎢礦平均選礦回收率達到 84%，力爭達到 86%；白鎢礦平均選礦回收率達到 74%，力爭達到 76%；黑白

31、混合鎢平均選礦回收率達到 60%，力爭達到 62%。 1.5 我國鎢業(yè)存在的一些問題和相關建議鎢礦開采總量控制不力，超指標生產(chǎn)依然嚴重。為保護和合理利用鎢優(yōu)勢礦產(chǎn)資源，從 2002 年開始，國家根據(jù)保護性開采特定礦種實行有計劃開采的規(guī)定，在綜合研究資源儲量、現(xiàn)有探礦權(quán)、采礦權(quán)設置情況以及國內(nèi)外市場需求趨勢等因素條件下，對鎢礦實行開采總量控制管理，并陸續(xù)采取提高資源稅和更為嚴格的開采制度等一系列措施，但這些措施落實效果不理想，鎢精礦產(chǎn)量年年超標。超標的主要原因，一是超標部分主要來自地方集體和民營小礦山，這些礦山不顧指標限制，盲目擴產(chǎn)；二是以其他礦種名義開采鎢礦；三是在大礦山周邊仍存在不少非法盜采

32、現(xiàn)象。 資源綜合利用水平有待提高。我國鎢礦歷經(jīng)近百年的開采，目前我國大部分黑鎢礦資源已近枯竭。礦山企業(yè)為了降低成本，存在一定的采富棄貧現(xiàn)象，個別企業(yè)甚至倒退到手工、半手工作業(yè)，資源回收率較低。尤其小型鎢礦山企業(yè)，基本上都是個體業(yè)主租賃承包經(jīng)營，技術素質(zhì)低，追求短期利益，采富棄貧、采主棄次、采易棄難的掠奪性開采現(xiàn)象較普遍，資源損失浪費極大，所采用的選礦工藝簡單、效率低下，只回收了鎢精礦，伴生的其余有價金屬大部分未得到回收，不但鎢的回收率極低，眾多共伴生金屬元素更是白白流失。個別企業(yè)連尾礦庫都未建或建后未用，丟棄的尾砂中鎢和有價金屬的品位都很高，共伴生資源也未得到合理利用，資源綜合利用水平極低。遺

33、棄的尾砂既造成了資源的浪費，也造成了許多環(huán)境問題。 礦山科技投入少，采選技術和裝備水平不高。缺少對鎢選礦技術研究的投入，專業(yè)技術人才流失嚴重，技術水平發(fā)展不平衡，礦山的創(chuàng)新能力不強。鎢年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 15 -選礦的基礎研究較少，新型選礦設備的研發(fā)也基本停滯，部分難處理礦石選礦技術上仍無新的突破，如對風化白鎢礦的回收一直難以獲得較好的效果。難選黑白鎢混合礦的選礦工藝也不夠完善，在選礦指標上仍有較大的提升空間。與國外鎢礦山的選礦技術經(jīng)驗交流也很少。對于國外鎢選廠選礦技術了解較少，更談不上先進技術的引進吸收。 研究制定切實可行的開采總量控制監(jiān)管措施，嚴格行業(yè)準入，推進資源

34、整合。對鎢礦開采繼續(xù)實行保護性控制開采，遏制國內(nèi)鎢資源的過度消耗。通過擴大利用國外鎢資源，鼓勵國內(nèi)廢鎢回收利用和共伴生鎢綜合回收利用，彌補鎢供應的缺口實現(xiàn)供需平衡。制定和完善法律法規(guī)政策，嚴格實施生產(chǎn)經(jīng)營許可證制度，將行業(yè)監(jiān)管納入法制化軌道，建立長效監(jiān)管機制；提高技術、安全、環(huán)保等行業(yè)準入門檻，嚴格行業(yè)準入；對鎢原料交易、稅費征收、鎢精礦開采配額指標等進行全過程綜合監(jiān)管，控制開采總量，遏制鎢原料市場的無序流通；加大國有及國有控股大型企業(yè)對鎢戰(zhàn)略資源的整合和控制力度，鼓勵創(chuàng)建集生產(chǎn)、科研、銷售、投資為一體的集約化、資本化、國際化的國有及國有控股大型鎢企業(yè)集團，提升我國大型鎢企業(yè)的資本運作實力和國

35、際競爭力。 加強低品位、共伴生礦產(chǎn)資源的綜合勘查與綜合利用。對具有工業(yè)價值的低品位、共伴生礦產(chǎn)，統(tǒng)一規(guī)劃，綜合開采，綜合利用。提高鎢資源回收企業(yè)的準入門檻，設定資源回收指標限制，針對眾多小礦山采富棄貧、浪費資源、選礦回收率低的現(xiàn)狀，應制定具體的法規(guī)，規(guī)范各種類鎢礦采選應達到的工藝技術水平，按不同的礦床類型和不同的礦石性質(zhì)，規(guī)定在各種原礦品位范圍內(nèi)應達到的最低選礦回收率，凡違反規(guī)定者，限期停產(chǎn)改造直至關閉。對于不符合生產(chǎn)要求的申請者，堅決不予審批。鼓勵礦山進行貧富兼采，延長礦山壽命，兼顧資源回收，并給予資金、技術及政策支持?？梢栽O立專項基金，為礦山殘礦回收、廢棄資源回采方面的技術研究等提供支持與

36、鼓勵。鼓勵進行邊緣低品位礦脈的開采和選礦，鼓勵對伴生鎢、低品位鎢的綜合回收利用，促進鎢采、選綜合回收率的提高。 提升采選技術和裝備水平，提高資源綜合利用率。加強鎢礦采選技術研究和綜合利用研究工作，提高鎢礦采選技術水平和資源綜合利用水平。重視礦石的工藝礦物學研究，全面了解礦石的礦物組成、礦石中鎢礦物的嵌布狀態(tài)等，為鎢礦選廠確定合理的選礦方法和工藝流程提供依據(jù)；加強鎢礦山對共伴生元素的回收、綜合利用研究，提高鎢選廠的綜合回收水平，充分利用鎢礦石中的共伴生有益組分，改單一回收鎢為多組分綜合回收，提升礦山的整體效益。同時要加強有色金屬礦山中伴生鎢的綜合回收利用，充分利用鎢資源，提高礦山綜合效益。加大鎢

37、細泥選別技術的研究力度和推廣應用。細泥回收率較低的礦山，應根據(jù)本礦的細泥性質(zhì)，對本礦流程進行必要改造。實施技術改造，提高鎢選廠的裝備水平，并使選礦全過程的監(jiān)測與控制自動化，選礦作業(yè)管理的信息化。加強鎢礦工藝流程和選礦藥劑研究的開發(fā)與研究工作，開發(fā)低污染、低年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 16 -成本而又高效的鎢礦選礦工藝和選礦藥劑，提高鎢礦選礦工藝指標，尋找污染嚴重的傳統(tǒng)藥劑的替代品。 建立專門的廢鎢資源研究機構(gòu)，促進二次鎢資源的再生利用。借鑒西方國家重視鎢廢料回收利用的經(jīng)驗，研究開發(fā)低成本、高質(zhì)量、高品位和高純度的回收鎢技術，加強我國鎢廢料回收工作，變資源優(yōu)勢為技術優(yōu)勢。 建立鎢

38、礦資源儲備機制，具有重要戰(zhàn)略意義。鎢資源實施資源儲備和產(chǎn)品儲備儲備機制是一種宏觀的、間接的市場調(diào)節(jié)政策。實行儲備機制的運行成本低，調(diào)控效果顯著，可以在短時期內(nèi)發(fā)揮作用，且具有較大的政策彈性，對市場相關利益主體的影響較為溫和。將儲備政策與其他產(chǎn)業(yè)政策配合實施，可以有效地規(guī)范鎢產(chǎn)品市場的生產(chǎn)經(jīng)營秩序，促進鎢資源的綜合開發(fā)、利用和鎢產(chǎn)業(yè)的長期、 健康發(fā)展。1.6 設計內(nèi)容1.6.1 目的設計年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間1.6.2 原料黑白鎢混合礦，其中含 WO3 47%，Ca 4.5%，P 0.85%，As 0.7%，SiO2 7.5%，Mo 0.25% 1.6.3 產(chǎn)品要求產(chǎn)品 APT 符

39、合國標 GB-10116-88-0 級標準1.7 廠址選擇廠址的選擇是設計中的一項十分重要的內(nèi)容，對工業(yè)企業(yè)的建設速度、建廠投資、生產(chǎn)發(fā)展、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護及工農(nóng)關系等具有重要意義，因此要根據(jù)國民經(jīng)濟建設計劃和工業(yè)布局的要求進行。廠址選擇的適當與否，一方面很大程度上影響了建廠初期的投資，基建速度，以及建廠后的經(jīng)濟效益，另一方面影響了工廠的擴建程度和長期建設效果，以及工廠配套設施的建設。因此，謹慎論證，盡量選擇一處合理的地區(qū)建廠是非常重要的。4廠址選擇的一般原則是： （1）應符合工業(yè)布局及區(qū)域性總體規(guī)劃和城市建設規(guī)劃的要求； （2）要盡可能利用城鎮(zhèn)設施，節(jié)約投資； （3）要靠近原材料、水、電供

40、應充足和產(chǎn)品銷售便利的地方，有良好的交年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 17 -通運輸條件； （4）要注意節(jié)約用地，少占或不占農(nóng)田，留有發(fā)展余地； （5）要有適當?shù)淖匀坏匦魏瓦m宜的工程地質(zhì)、水文、地震等級條件及較好的協(xié)作條件等。另外，廠址應在城市和居民住宅主導風向的下風；應在主要水流的下游位置；廠區(qū)應有良好的通風條件；應安排好三廢處理場地和廢渣堆放場地；應考慮廠址附近居民點，城市發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)牧漁業(yè)及旅游勝地，自然資源保護區(qū)等問題?；谝陨系臈l件和對鎢礦的分布狀況，我們選擇在江西贛州市全南縣建該年產(chǎn) 8000t APT 工廠。理由如下5： （1）全南縣鎢礦儲量大、品位高、易開采，全縣

41、WO3已探明儲量達 17.39萬噸，還有為探測的鎢礦 （2）贛州市位于中國江西省南部，毗鄰廣東、福建、湖南，地處中亞熱帶南緣，境內(nèi)河流密布，山清水秀，森林覆蓋率高達 74.4%。同時贛州區(qū)位優(yōu)越，交通便捷，擁有“一縱一橫”的鐵路干線、“二縱二橫二聯(lián)”的高速公路、“三縱三橫”的國道省道干線和一個民航機場，是我國珠江三角洲、閩南三角區(qū)的直接腹地和內(nèi)地通向東南沿海的重要通道。全南縣東鄰京九鐵路、105 國道，西傍京珠高速、106 國道，與贛粵、京珠高速公路的連接線按國家二級公路標準建設全面貫通?？h城至廣州 260 公里、至東莞 320 公里、至深圳 380 公里，處在珠三角四小時交通圈內(nèi)，人流、物流

42、朝發(fā)午至，來去快捷方便。這對原料及產(chǎn)品的運輸網(wǎng)絡提供了良好的條件。 （3）全南自然資源豐富。擁有山林 191 萬畝，森林覆蓋率達 80%，是南方48 個重點林業(yè)縣之一；全國首批初級電氣化達標縣；水域面積 165 平方公里，水能蘊藏量 3.6 萬千瓦，現(xiàn)有裝機容量 2.6 萬千瓦；地理氣候條件獨特，境內(nèi)平均海拔 360 米，年平均氣溫 18.6 攝氏度，雨量充沛，光照充足，晝夜溫差大，無霜期長。 （4）全南縣總?cè)丝?18.54 萬人,其中非農(nóng)業(yè)人口 5.19 萬人,人口自然增長率5.33%。 查看 2004 城鄉(xiāng)鎮(zhèn) 17338 人 年末總戶數(shù) 12405 戶,總?cè)丝?47565 人、其中,農(nóng)業(yè)人

43、口 30227 人(農(nóng)村勞動力 16000 人),非農(nóng)業(yè)人口 17338 人。其中有 2萬多剩余勞動力，勞動力資源豐富。年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 18 -第二章 工藝流程的選擇與論證2.1 概論稀有金屬生產(chǎn)流程各不相同，但一般說來其生產(chǎn)過程都經(jīng)歷以下四個階段：1）精礦分解 在精礦中稀有金屬往往與其伴生元素形成牢固的化合物，如白鎢精礦中鎢就是以穩(wěn)定的 CaWO4形態(tài)存在。精礦分解的任務就是利用化學試劑將這種穩(wěn)定化合物破壞，并使稀有金屬與伴生元素初步分離。2）純化合物制取 由于稀有金屬性質(zhì)活潑，其化合物較穩(wěn)定，故將這些化合物還原成金屬往往需很強的還原性氣氛。在這樣的還原氣氛下，如

44、果夾雜有其它元素化合物，則它們也會被還原并成雜質(zhì)進入稀有金屬，故在將稀有金屬化合物還原成金屬以前一定要將它們提純，以保護產(chǎn)出的金屬的純度，同時也有利于有價元素的綜合回收。 純化合物的制取一方面包括除去有害雜質(zhì)，另一方面也包括將共生的各種性質(zhì)相近的稀有金屬相互分離。3）金屬生產(chǎn) 即用還原法、電解法或熱離解法從上述純化合物制得金屬。對熔點較高的稀有金屬而言，往往得到其粉末或海綿體。4）高純致密稀有金屬生產(chǎn) 即根據(jù)用戶的要求將稀有金屬的粉末或海綿體制得致密金屬，對某些用戶年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 19 -而言還要求將其進一步提純。在本設計中，設計的目的是制備粗鎢酸鈉溶液，而鎢酸鈉溶

45、液是仲鎢酸銨生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)品，也就是說，本設計任務的生產(chǎn)流程只包括精礦分解。根據(jù)設計要求，鎢精礦分解方法有火法和濕法?，F(xiàn)在多采用濕法，濕法分為堿分解法和酸分解法兩類。2.2 鎢礦分解工藝流程的選擇與論證冶金工藝流程是指從單一的礦物原料或復雜的礦物原料經(jīng)過若干工序加工成產(chǎn)品的過程，因此工藝流程的選擇，實質(zhì)上就是生產(chǎn)方法及生產(chǎn)工藝路線的選擇。所選工藝流程在技術上是否先進可靠，經(jīng)濟上是否合理，將直接關系到企業(yè)的投資水平和建成的生產(chǎn)水平、經(jīng)濟效果乃至工廠的發(fā)展。因此，工藝流程的選擇是一項十分重要的工作。2.2.1 工藝流程選擇的基本原則 （1）所選工藝流程對原料有較強的針對性，能使產(chǎn)品具有可變性和多

46、樣性，不致因原料成分有所變化而影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量； （2）所選工藝流程，應在確保產(chǎn)品符合國家及市場需求的前提下，能充分利用原料中各有價元素并獲得最高的金屬回收率、設備利用率、勞動生產(chǎn)率，能有效得進行“三廢”治理，保護環(huán)境，能簡化工藝，縮短流程，降低能耗，從而節(jié)省投資，降低成本； （3）所選工藝流程在技術上要先進可靠，采用的裝備及材料易于加工制造、檢修、維護和就地解決，在資金許可的條件下，盡可能采用現(xiàn)代化生產(chǎn)手段，提高技術水平，減輕勞動強度，改善管理水平； （4）應能做到投資省、占地面積少、建設期短、投資后經(jīng)濟效益大、利潤高。2.2.2 鎢礦的分解工藝流程選擇鎢礦石分解是鎢冶煉工藝的主要工序之

47、一，分解技術的發(fā)展直接影響鎢冶煉過程原料的選擇和整個工藝流程的選擇和發(fā)展。所以根據(jù)情況選擇一個適合的生產(chǎn)工藝流程是必要的。鎢精礦分解方法有火法和濕法?，F(xiàn)在多采用濕法，濕法分為堿分解法和酸分解法兩類。鎢礦物原料主要是黑鎢礦、白鎢礦及混合礦。從熱力學角度分析，在水溶液中無機酸和堿都能分解鎢礦物，堿金屬的碳年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 20 -酸鹽、氟化物和磷酸鹽溶液亦能分解鎢礦物，但考慮到動力學條件及工業(yè)上的可行性因素，實際中常用方法主要有：蘇打高壓浸出法、苛性鈉浸出法、酸分解法、蘇打高溫燒結(jié)水浸法。但是蘇打燒結(jié)法由于其流程長，能耗高，回收率低等缺點，現(xiàn)已被淘汰。此外，高溫氯化法及氟

48、化法亦呈現(xiàn)出較好的發(fā)展前景，但未形成工業(yè)規(guī)模。熱球磨堿浸法流程短，可以獲得高的 WO3浸出率，但是，此方法為分批間歇性操作，且由于設備承受能力有限，目前未能進行大規(guī)模生產(chǎn)。 幾種主要的分解方法的對比，見表 2-1 表 2-1 各種鎢礦分解工藝技術條件種類及品位溫度/壓力/Mpa試劑用量時間/h分解率苛性鈉壓煮黑鎢精礦(Ca2%)150-1800.5-11.5-1.8298.0-99.0鹽酸分解優(yōu)質(zhì)白鎢精礦105常壓2.5-31.5-297.0-99.0蘇打高壓浸出白鎢精礦2252.52.5-3498.0-99.0白鎢中礦(WO345%)2502.73.5-4499.0混合中礦(WO358%)2

49、252.53.0-3.5495.0-98.0蘇打燒結(jié)白鎢精礦800-9001.5-2.095.0 左右高鈣黑鎢精礦(Ca2%)800-9001.6-1.997.0-99.0混合中礦(WO351.5%)800-9002.597.0 左右根據(jù)上表可看出，幾種方法各有千秋，現(xiàn)逐一進行說明：1）苛性鈉加壓浸出法 苛性鈉浸出法在我國鎢冶煉廠被廣泛采用，也是當前工業(yè)上分解黑鎢精礦的主要方法6，同時在堿過量系數(shù)大、加入某些添加劑的情況下，苛性鈉浸出法也可分解黑白鎢混合礦，甚至白鎢精礦。它是用氫氧化鈉溶液作為分解劑，使鎢礦物中的鎢發(fā)生復分解反應而變成可溶于水的鎢酸鈉溶液而與大量不溶性年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨

50、的生產(chǎn)車間設計- 21 -雜質(zhì)分離的分解過程。熱力學分析其分解過程的反應為：黑鎢礦：FeWO4(s)+2NaOH(aq)= Na2WO4(aq)+ FeO(s)F+H2O （高于 120）FeWO4(s)+2NaOH(aq)= Na2WO4(aq)+ Fe(OH)2(s) （低于 120）MnWO4(s)+2NaOH(aq)= Na2WO4(aq)+ Mn(OH)2 (s) 白鎢礦：CaWO4(s)+2NaOH(aq)=Na2WO4(aq)+ Ca(OH)2(s) 而上述反應在25時的Ka值（平衡常數(shù)）分別為7：4.06 5.23 -3.6。由此可見，黑鎢礦適合用苛性鈉分解，而白鎢礦卻很難。

51、圖 2-1 苛性鈉浸出法處理鎢精礦的原則流程 研究表明，氫氧化鈉的活度系數(shù)隨著它濃度的增加而迅速增加，因此在NaOH 濃度較高時，白鎢礦反應的濃度平衡常數(shù)可能較大。故在較高溫度和適當過量的 NaOH 條件下，白鎢礦是可以被苛性鈉浸出的。根據(jù)基礎理論知識可知，在工業(yè)上為保證鎢礦物原料的苛性堿分解有足夠的浸出率，應有足夠高的溫度，但當溫度超過溶液的沸點時，應在高壓下工作；有足夠的堿用量和高的堿濃度（特別在處理白鎢礦或黑鎢礦混合物時） ，堿濃度的升高對鎢礦物的浸出過程有著多重的有利影響：它使反應的 Ka值增加，使反應速度加快，使溶液的沸點升高，即允許在較高的溫度下工作；原料有較細的粒度；最好能運用機

52、械活化等強化手段。苛性鈉浸出工藝分為常壓攪拌浸出，高壓浸出和機械活化熱球磨浸出等工藝。 常壓攪拌浸出和高壓浸出工藝為傳統(tǒng)苛性堿分解工藝的特點：優(yōu)點： （1）能夠解決我國當前以黑鎢礦為主的黑白混合鎢礦的處理現(xiàn)狀； （2）設備簡單，易于操作，適合中小冶煉廠采用。缺點： （1）流程太長，在各種分解工藝中，它的流程最長。難以處理以白鎢礦為主的混合礦物； （2）回收率低，若考慮細磨濃縮結(jié)晶等過程的損失，由礦到粗鎢酸鈉溶液的總回收率難以達到 95%； （3）能耗高，若用高壓浸出，能耗更高，浸出成本高； （4）堿用量大，環(huán)境污染嚴重。年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 22 -機械活化堿分解法8是近

53、十幾年來我國首創(chuàng)的一種分解方法，它是借鑒機械活化技術，在傳統(tǒng)苛性鈉分解工藝的基礎上發(fā)展起來的一種新工藝。它是將鎢精礦原料不經(jīng)預磨礦直接與堿溶液一道加入到熱球磨反應器中進行浸出。它能在低堿耗、短時間內(nèi)得到較高的浸出率。特別是在處理黑白鎢混合精礦中具有很大優(yōu)勢。機械活化堿浸出的工藝特點：優(yōu)點： （1）對原料適應性廣，對于白鎢礦或含鈣高的體系，可添加 Na3PO4提高分解率并防止可逆反應造成的鎢損失，因此能有效處理包括黑鎢精礦、低品位黑白鎢混合礦在內(nèi)的各種鎢礦物原料； （2）流程短，對任何原料都不用預磨礦，即省去了常壓攪拌浸出工藝及高壓浸出工藝中必不可少的磨礦過程。特別是在處理黑白混合精礦時，常壓攪

54、拌及高壓浸出工藝堿用量大，浸出液中堿含量高，須經(jīng)濃縮結(jié)晶回收堿工序后才能接凈化過程。而本工藝堿用量少，堿可不必回收； （3）回收率高，雜質(zhì)浸出率低，能耗低。缺點：球磨筒用的耐高堿、高溫與機械沖擊的抗磨材料昂貴，浸出設備一次投資大，生產(chǎn)規(guī)模小。2）酸分解法酸分解法是目前工業(yè)上處理白鎢精礦的主要方法，它應用鹽酸或硝酸與鎢精礦反應生成不溶于酸的鎢酸和可溶于酸的大部分雜質(zhì)氯化鹽或硝酸鹽，從而實現(xiàn)鎢與雜質(zhì)的初步分離。鎢礦物與鹽酸的化學反應方程式為：白鎢礦：CaWO4(s)+2HCl(aq)= H2WO4(s)+CaCl2(aq)黑鎢礦：MnWO4(s)+2HCl(aq)= H2WO4(s)+MnCl2

55、(aq) FeWO4(s)+2HCl (aq)= H2WO4(s)+FeCl2(aq) 圖 2-2 鹽酸分解處理白鎢精礦原則流程用酸分解法不僅可處理白鎢精礦，也可處理黑鎢精礦。但是在酸浸出過程中，礦石中磷和砷的含量對浸出過程有重要影響，當這些雜質(zhì)含量高時，浸出過程中形成的磷酸和砷酸容易和鎢酸形成可溶的雜多酸，從而造成分解母液中鎢損增大，使回收率急劇降低。年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 23 -酸分解過程的特點：優(yōu)點： （1）工藝簡單，反應溫度較低，生產(chǎn)成本低。適用于處理鎢含量高，甚至鎢含量低的白鎢精礦； （2）浸出過程具有除鉬作用，在酸浸過程由于鉬酸在酸中的溶解度較大，如利用還原劑

56、可除去一部分雜質(zhì)鉬； 缺點： （1）酸分解法對原料要求嚴格，基本上只能處理高品位、雜質(zhì)含量少的鎢精礦，而不能處理磷砷含量高的鎢礦。當處理低品位礦時, 則所得鎢酸需堿溶后再凈化處理,流程增長,相關指標會下降； （2）后續(xù)工藝流程較長，其氨溶或堿溶過程消耗化工原料，且渣中鎢含量較高，需進一步處理，造成工藝過程總的回收率降低； （3）酸浸出過程污染嚴重，操作環(huán)境較差，浸出過程酸對設備有嚴重腐蝕，過程生成的氫氟酸也嚴重腐蝕設備，使生產(chǎn)過程的設備難以選擇。3）蘇打高壓浸出法蘇打高壓浸出法可用于處理白鎢精礦及黑白鎢混合礦及黑鎢礦，國外應用較多，圖 2-3 是其原則流程圖。其過程的實質(zhì)是在 180230條件

57、下，將鎢礦原料與蘇打溶液進行反應，使鎢以 Na2WO4形態(tài)進入溶液，而鈣、鐵、錳以碳酸鹽（鐵部分一氧化物）形態(tài)進入渣，過濾是鎢與鈣、鐵、錳等主要雜質(zhì)實現(xiàn)初步分離。 其浸出過程化學反應方程式為： 白鎢礦： CaWO4(s)+Na2CO3(aq)= Na2WO4(aq)+CaCO3(s) Ka=2.347（25） 黑鎢礦：FeWO4(s)+Na2CO3(aq)= Na2WO4(aq)+FeCO3(s) Ka=0.26（25）MnWO4(s)+Na2CO3(aq)=Na2WO4(aq)+MnCO3(s) Ka=2.1103（25） 在工業(yè)生產(chǎn)條件下，F(xiàn)eCO3幾乎全部水解：FeCO3+H2O=FeO

58、+H2CO3 Ka=4.4104 當有氧化劑存在下，F(xiàn)eO 和 MnCO3可進一步被氧化,這些反應有利于進出過程的進行：FeO+1/2O2=Fe2O33MnCO3+1/2O2=Mn2O3+3CO2 由以上反應及其反應平衡常數(shù)可知：在蘇打適當過量的條件下，白鎢礦和黑鎢礦都能被蘇打溶液分解，而且在有氧化劑的條件下，更有利于黑鎢精礦的分解。 年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 24 -圖 2-3 蘇打高壓浸出法分解鎢礦原則流程 蘇打高壓浸出的特點如下： 優(yōu)點： （1）技術成熟，適用性廣，基本上能夠處理各種類型的礦石； （2）溫度升高，有較高的鎢浸出率，而雜質(zhì)浸出率不會增加，處理能力大； （3

59、）既能很好的處理我國目前多用的黑鎢礦，又適應我國鎢資源向白鎢礦轉(zhuǎn)性的要求。 缺點： （1）碳酸鈉的消耗量大，約為理論量的 3.55 倍，在處理較低品位礦時，碳酸鈉耗量高達 56 倍，而目前沒有非常經(jīng)濟的方法對其進行回收，造成原料的極大浪費和廢料量的增加。若添加蘇打回收工藝，使流程加長，設備增加； （2）過程在高溫（180230）和高壓（1.22.6MPa）下進行，工作溫度高、工作壓力大，設備材質(zhì)及加工難以解決； （3）設備復雜，不易控制，能耗很大； （4）在浸出過程中，由于碳酸鈉的濃度不能過高，因而設備利用系數(shù)小。4）蘇打高溫燒結(jié)水浸法蘇打高溫燒結(jié)水浸法是一種經(jīng)典的鎢冶煉方法。它既適用于處理黑

60、鎢精礦，也適用于處理白鎢精礦和黑白鎢混合的低品位礦物。蘇打高溫燒結(jié)水浸法是在高溫下使鎢精礦與碳酸鈉發(fā)生燒結(jié)，最后生成可溶性鎢酸鹽的分解過程。其主要化學反應方程式如下：黑鎢礦：（Fe，Mn）WO4+Na2CO3=Na2WO4+ FeO（MnO）+ CO2 當有氧化劑存在時，存在如下反應：（Fe，Mn）WO4+Na2CO3+1/4O2=Na2WO4+1/2 Fe2O3（或 Mn3O4）+ CO2 白鎢礦：當無 SiO2時：CaWO4+ Na2CO3=Na2WO4+ CaCO3 Ka=2.510-4 加入 SiO2時：CaWO4+ Na2CO3+SiO2=Na2WO4+2CaOSiO2 蘇打高溫燒結(jié)

61、水浸法工藝的主要特點是： 優(yōu)點： （1）原料適應性廣，礦石不需要細磨，能夠處理各種類型的鎢礦，特別是適合處理低品位礦； （2）工藝成熟，成本低，溫度高，反應速度快。缺點：年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 25 - （1）其流程長，金屬回收率較低，需要返渣，雜質(zhì)溶出率高，后續(xù)除雜工序負擔高； （2）設備利用率低，生產(chǎn)效率低，原料和能源消耗高； （3）操作環(huán)境差，Na2CO3和 Na2WO4的熔點低，其共晶溫度更低，容易結(jié)爐； （4）由于是火法冶煉，在需要大量的能耗的同時還對周邊的環(huán)境造成很大的污染，而且在后續(xù)步驟中也需要通過濕法中的水浸步驟不如濕法冶煉方便； （5）許多技術經(jīng)濟指標（如

62、回收率、能耗等）低于上述各種濕法分解方法，又逐步被取代的趨勢。5）熱球磨法熱球磨分解法是近十幾年來國內(nèi)首創(chuàng)的一種分解方法，它是在機械活化技術以及前述傳統(tǒng)苛性鈉分解工藝的基礎上發(fā)展起來的一種新工藝。目前已在國內(nèi)多家工廠應用。該方法將球磨和礦石分解兩個工序合并，將磨礦過程對礦物的機械化活化作用、強烈攪拌作用及浸出時的化學反應有機地結(jié)合在一起，使礦物在低堿用量下得到充分分解。省去了傳統(tǒng)分解法中的磨礦工序，克服了幾種傳統(tǒng)方法對原料局限性大的缺陷，具有流程短，對原料適應性強，分解效果好，金屬回收率高，設備單位容積處理能力大等特點。但其設備有待于進一步大型化，以滿足一些大型廠家的要求。6）氯化法氯化法因其

63、分解率高，金屬回收率高而受到人們的親睞。這個方法還很容易蒸餾提純，且氯化物還原易于制取超細粉末或鍍層，易于綜合回收利用。其主要反應原理如下： FeWO4+Cl2+C + + 7）氟化法 鎢礦物的氟化物浸出法是非常有前途的鎢礦石分解方法之一，它是用氟化物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的苛堿或蘇打浸出鎢礦的工藝，現(xiàn)在研究較多的浸出劑有 NaF 和NH4F+NH4OH。其主要化學反應方程式如下：CaWO4(s)+2NaF(aq)=Na2WO4(aq)+ CaF2(s) 225時 Kc=24.5 CaWO4(s)+2NH4F(aq)=(NH4)2WO4(aq)+ CaF2(s) 20時 Kc=43.3 氟化法浸出的特點：F

64、eCl3FeCl2WO2Cl2WOCl4WCl4WCl6CO2CO年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 26 -優(yōu)點： （1）平衡常數(shù)大，試劑用量?。?（2）選擇性大，特別適用于處理低品位礦； （3）所得到的溶液純凈，廢渣（CaF2）可利用。2.2.3 工藝流程的確定 本設計的任務是設計一個年產(chǎn)8000噸APT的堿分解車間，按產(chǎn)量來說屬于大規(guī)模生產(chǎn)。根據(jù)原料，生產(chǎn)規(guī)模，經(jīng)濟效益來確定工藝9。1）苛性鈉高壓浸出法采用此法處理黑白鎢混合礦時，很明顯，不容易處理以白鎢礦為主的黑白鎢混合礦，而且能耗高，污染嚴重，流程長，堿用量大，回收率低，添加劑用量也大，所以不可能采用這類方法。2）鹽酸分解酸法

65、主要用于處理優(yōu)質(zhì)白鎢精礦，不易于處理磷砷含量高的鎢礦。本設計任務中原料中含 P 較多，礦成分復雜，為了保證產(chǎn)品 APT 的質(zhì)量，所得鎢酸需堿溶后再凈化處理，流程增長，有關指標會下降。不僅使耗酸量增大，而生成的氫氟酸會對設備產(chǎn)生強烈的腐蝕損失；為提高設備的耐蝕性，對內(nèi)襯材料有很高要求。因此，不采用此法處理這種黑白鎢混合礦。3）蘇打高壓浸出法蘇打壓煮過程在高溫（180250）和高壓（14702450kPa）下進行，這一技術在大型鎢冶煉廠不難解決。我國鎢資源向白鎢礦轉(zhuǎn)型，蘇打高壓浸出法正迎合了這種現(xiàn)狀，采用這種分解方法對企業(yè)日后的發(fā)展是極其有利的。雖然由于浸出液中 Na2CO3濃度不能太高（一般為

66、100150g/l） ，使設備利用系數(shù)小，但綜合此法優(yōu)缺點，與其它工藝方案比較，仍然是較理想的工藝選擇。4）機械活化堿分解（熱球磨）法該方法將球磨和礦石分解二個工序合并，將磨礦過程對礦物的機械化活化作用、強烈攪拌作用及浸出時的化學反應有機地結(jié)合在一起，使礦物在低堿用量下得到充分分解。此法流程短，對礦物原料適應廣，包括白鎢精礦和白鎢細泥。而且各種經(jīng)濟指標都比較高。它是處理低品位鎢中礦最為理想的工藝方案。但是對于白鎢礦為主的黑白鎢混合礦，與一些經(jīng)典的處理方案相比，它的優(yōu)勢并不明顯。另外，該法設備投資較大，操作上不是很方便；其設備也有待于進一步大型化。所以對年產(chǎn) 8000t APT 的車間設計，此法并不是最理想的。5）氯化法、氟化法年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設計- 27 -氯化法、氟化法因其工藝不成熟，且氯氣、氟氣有毒，對人體的危害比較大，因此，還有待進一步的發(fā)展，暫時還不考慮用此方法。高溫熔體萃取因其產(chǎn)品質(zhì)量雜質(zhì)含量較高，且產(chǎn)品直接是碳化鎢而不是 APT，因此，也不適合。6）蘇打高溫燒結(jié)水浸法因為該法其流程長，金屬回收率較低，需要返渣，雜質(zhì)溶出率高，后續(xù)除雜工序負擔高。而且設備利