CN102642871B - 由钨精矿制备三氧化钨的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由钨精矿制备三氧化钨的方法。所述方法包括：将所述钨精矿与二氧化硅进行混合并煅烧，以便获得含有三氧化钨的烧成物。利用该方法，可以由钨精矿一步制备三氧化钨，可以缩短工艺流程，有效避免了现有技术中使用氢氧化钠和盐酸而带来的酸碱废液，不会污染环境，能够实现高效、清洁生产以及废水废气零排放。

Description

由钨精矿制备三氧化钨的方法
技术领域
本发明属于钨精矿冶炼领域。更具体地，本发明涉及一种由钨精矿制备三氧化钨的方法。
背景技术
传统上，钨精矿主要采用经典工艺、萃取工艺和离子交换工艺进行冶炼。由于这些工艺中使用了氢氧化钠和盐酸，其中钠离子和氯离子化学性质活泼，无法用用经济有效的方法分离沉淀，难以在工艺中开路，会产生酸碱废液，污染环境。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
在本发明的一个方面，提出了一种由钨精矿制备三氧化钨的方法。包括：将所述钨精矿与二氧化硅进行混合并煅烧，以便获得含有三氧化钨的烧成物。
根据本发明实施例的由钨精矿制备三氧化钨的方法，可以由钨精矿一步制备三氧化钨，可以缩短工艺流程，有效避免了现有技术中使用氢氧化钠和盐酸而带来的酸碱废液，不会污染环境，能够实现高效、清洁生产以及废水废气零排放。
在煅烧过程中，发生的化学反应为：
FeWO4+SiO2＝WO3+FeSiO3
MnWO4+SiO2＝WO3+MnSiO3
2CaWO4+SiO2＝2WO3+2CaO·SiO2。
根据本发明的实施例，钨精矿的类型不受特别限制，只要能够进行以上化学反应即可。根据本发明的一个实施例，钨精矿的粒度为不大于50微米，由此，能够增加钨精矿的表面积，使钨精矿与二氧化硅充分接触以提高钨精矿的转化率。根据本发明的实施例，二氧化硅的用量不受特别限制，只要能够使钨精矿充分反应即可。根据本发明的一个实施例，二氧化硅的用量为理论用量的至少1.2倍，优选为理论用量的1.5倍，由此，能够使钨精矿充分反应以全部转化为三氧化钨。根据本发明的实施例，进行煅烧的条件(如温度、反应时间)不受特别限制。根据本发明的一个实施例，在至少800摄氏度的温度下进行煅烧，优选在900摄氏度下进行煅烧。根据本发明的一个实施例，进行煅烧至少1小时，优选进行煅烧2小时。由此，通过采用上述反应条件，可以使钨精矿充分反应，提高钨精矿的转化率。
根据本发明的实施例，可以对得到的三氧化钨进一步进行处理以得到钨酸铵溶液。根据本发明的一个实施例，使用氨水溶解烧成物中的三氧化钨，以便获得钨酸铵溶液。根据本发明的实施例，三氧化钨与氨水反应的条件不受特别限制，只要能够使三氧化钨充分反应即可。根据本发明的一个具体实施例，在高压分解釜中，使用氨水溶解烧成物中的三氧化钨，优选在100摄氏度的温度和0.6MPa的压力下进行反应0.5～2小时，以便获得钨酸铵溶液。由此，能够提高三氧化钨的溶解率。根据本发明的一个实施例，在使用氨水溶解之前，预先将烧成物粉碎。由此，能够增加三氧化钨的表面积，增加三氧化钨与氨水的接触面积，从而提高三氧化钨的溶解率。
根据本发明的实施例，可以对钨酸铵溶液进行进一步处理以得到仲钨酸铵(ammoniumparatungstate，缩写为APT)。根据本发明的一个实施例，将钨酸铵溶液进行蒸发结晶，以便获得仲钨酸铵。根据本发明的一个具体实施例，在将钨酸铵溶液进行蒸发结晶之前将钨酸铵溶液进行净化除杂，并将所得到的净化后液进行蒸发结晶，以便获得仲钨酸铵。由此，可以缩短工艺流程，降低生产成本。
根据本发明实施例的由钨精矿制备三氧化钨的方法至少可以实现下列技术效果之一：(1)在最佳工艺条件下，钨精矿制取三氧化钨氨水溶解率可达到99.6％；(2)本发明由钨精矿和二氧化硅高温煅烧制取三氧化钨，并经氨水溶解、净化除杂和蒸发结晶制取APT；与现有钨冶炼工艺相比，省去了碱分解和离子交换工序，过程不使用烧碱和氯化铵，不会污染环境，工艺流程短、辅助材料消耗和能耗可降低20％，折合每吨APT产品成本下降1600元；(3)以全国年产8.5万吨计算，经济效益可达1.36亿。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是，这些实施例仅仅是为了说明本发明，而不对本发明的范围作出任何限制。在下列实施例中所采用的所有材料均是工业上常用的，均为市售可得的。
在本发明的一个方面，提出了一种由钨精矿制备三氧化钨的方法。包括：将所述钨精矿与二氧化硅进行混合并煅烧，以便获得含有三氧化钨的烧成物。
由此，可以由钨精矿一步制备三氧化钨，可以缩短工艺流程，有效避免了现有技术中使用氢氧化钠和盐酸而带来的酸碱废液，不会污染环境，能够实现高效、清洁生产以及废水废气零排放。
在煅烧过程中，发生的化学反应为：
FeWO4+SiO2＝WO3+FeSiO3
MnWO4+SiO2＝WO3+MnSiO3
2CaWO4+SiO2＝2WO3+2CaO·SiO2。
根据本发明的实施例，钨精矿的类型不受特别限制，只要能够进行以上化学反应即可。根据本发明的一个实施例，钨精矿的粒度为不大于50微米，优选地不大于47微米(即，-320目)，由此，能够增加钨精矿的表面积，使钨精矿与二氧化硅充分接触以提高钨精矿的转化率。根据本发明的实施例，二氧化硅的用量不受特别限制，只要能够使钨精矿充分反应即可。根据本发明的一个实施例，二氧化硅的用量为理论用量的至少1.2倍，优选为理论用量的1.5倍，由此，能够使钨精矿充分反应以基本上全部转化为三氧化钨。在本文中所使用的术语“理论用量”指的是，按照化学计量，能够完成前面所描述反应方程式的用量。根据本发明的实施例，进行煅烧的条件(如温度、反应时间)不受特别限制。根据本发明的一个实施例，在至少800摄氏度的温度下进行煅烧，优选在900摄氏度下进行煅烧。根据本发明的一个实施例，进行煅烧至少1小时，优选进行煅烧2小时。由此，通过采用上述反应条件，可以使钨精矿充分反应，提高钨精矿的转化率。
根据本发明的实施例，可以对得到的三氧化钨进一步进行处理以得到钨酸铵溶液。根据本发明的一个实施例，使用氨水溶解烧成物中的三氧化钨，以便获得钨酸铵溶液。三氧化钨与氨水混合，发生的化学反应为：
2NH3·H2O+WO3＝(NH4)2WO4+H2O。
根据本发明的实施例，三氧化钨与氨水反应的条件不受特别限制，只要能够使三氧化钨充分反应即可。根据本发明的一个具体实施例，在高压分解釜中，使用氨水溶解烧成物中的三氧化钨，优选在100摄氏度的温度和0.6MPa的压力下进行反应0.5～2小时，优选1小时，以便获得钨酸铵溶液。由此，能够提高三氧化钨的溶解率。根据本发明的一个实施例，在使用氨水溶解之前，预先将烧成物粉碎(例如，手工破碎-球磨机湿磨)以使烧成物的粒度不大于50微米，优选地不大于47微米(即，-320目)。由此，能够增加三氧化钨的表面积，增加三氧化钨与氨水的接触面积，从而提高三氧化钨的溶解率。
根据本发明的实施例，可以对钨酸铵溶液进行进一步处理以得到仲钨酸铵。根据本发明的一个实施例，将钨酸铵溶液进行蒸发结晶，以便获得仲钨酸铵。根据本发明的实施例，蒸发结晶的条件不受特别限制。根据本发明的一个实施例，在100摄氏度的温度下，在40r/min的搅拌速度下，将钨酸铵溶液进行蒸发直到pH为6.7。由此，能够提高蒸发效率，得到的仲钨酸铵的纯度高。根据本发明的实施例，用于进行蒸发结晶的装置不受特别限制，只要能够进行蒸发结晶即可。根据本发明的一个实施例，可以采用来自金坛市医疗器械厂的DF101集热式磁力搅拌器。
根据本发明的一个实施例，在将钨酸铵溶液进行蒸发结晶之前将钨酸铵溶液进行净化除杂，并将所得到的净化后液进行蒸发结晶，以便获得仲钨酸铵。由此，可以缩短工艺流程，降低生产成本。根据本发明的实施例，用于进行净化除杂的方法不受特别限制，只要能够除去钨酸铵溶液中的杂质(例如P、S、As、Si、Na、Ca、Cd、Cr、Cu、Fe等)即可。根据本发明的一个实施例，可以采用向钨酸铵溶液中充氨气的方法，以除去钨酸铵溶液中的杂质。由此，可以方便高效地除去钨酸铵溶液中的杂质。
根据本发明实施例的由钨精矿制备三氧化钨的方法至少可以实现下列技术效果之一：(1)在最佳工艺条件下，钨精矿制取三氧化钨氨水溶解率可达到99.6％；(2)本发明由钨精矿和二氧化硅高温煅烧制取三氧化钨，并经氨水溶解、净化除杂和蒸发结晶制取APT；与现有钨冶炼工艺相比，省去了碱分解和离子交换工序，过程不使用烧碱和氯化铵，不会污染环境，工艺流程短、辅助材料消耗和能耗可降低20％，折合每吨APT产品成本下降1600元；(3)以全国年产8.5万吨计算，经济效益可达1.36亿。
一般方法
原料及试剂：来自崇义章源钨业股份有限公司的钨精矿(钨含量为65重量％)、来自广东光华科技股份有限公司的分析纯二氧化硅(含量98重量％)、来自西陇化工股份有限公司的氨水(含量25重量％)。
装置：来自德力西集团有限公司的马弗炉、来自威海自控反应釜有限公司的WHF-1T型高压分解釜、滚桶式球磨机。
分析方法：使用X射线衍射仪分析烧成物的物相以确定烧成物中的钨是以三氧化钨的形式存在的；采用分光光度法测定烧成物氨水溶解渣中三氧化钨量，并确定溶解率。
实施例1
在马弗炉中，向500g粒度为-320目的钨精矿中加入1.2倍理论量(即，67.38g)的二氧化硅，反应温度900摄氏度，煅烧时间2小时，得到烧成物。烧成物经手工破碎-球磨机湿磨后，粒度为-320目，在高压分解釜中在100摄氏度的温度和0.6MPa的压力下，将湿磨后的烧成物与431.3ml氨水混合1小时，分解率可达99.3％。
实施例2
在马弗炉中，向500g粒度为-320目的钨精矿中加入1.5倍理论量(即，84.22g)的二氧化硅，反应温度900摄氏度，煅烧时间2小时，得到烧成物。烧成物经手工破碎-球磨机湿磨后，粒度为-320目，在高压分解釜中在100摄氏度的温度和0.6MPa的压力下，将湿磨后的烧成物与431.3ml氨水混合1小时，分解率可达99.6％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种由钨精矿制备三氧化钨的方法，其特征在于，包括：
将所述钨精矿与二氧化硅进行混合并煅烧，以便获得含有三氧化钨的烧成物,
其中，
所述钨精矿的粒度为不大于320目；
所述二氧化硅的用量为理论用量的1.2～1.5倍；
所述煅烧的温度为800～900摄氏度；
所述煅烧时间为1～2小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使用氨水溶解所述烧成物中的三氧化钨，以便获得钨酸铵溶液。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在使用氨水溶解之前，预先将所述烧成物粉碎。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述钨酸铵溶液进行蒸发结晶，以便获得仲钨酸铵。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在将所述钨酸铵溶液进行蒸发结晶之前将所述钨酸铵溶液进行净化除杂，并将所得到的净化后液进行蒸发结晶，以便获得仲钨酸铵。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在高压分解釜中，使用氨水溶解所述烧成物中的三氧化钨，以便获得钨酸铵溶液，在100摄氏度的温度和0.6MPa的压力下进行反应0.5～2小时。
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