CN104789772A

CN104789772A - 一种白钨矿碱浸节能降耗的方法

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Publication number: CN104789772A
Application number: CN201510157301.XA
Authority: CN
Inventors: 李义兵; 刘崇宇; 尚伟; 罗鲲; 唐鑫
Original assignee: Guilin University of Technology
Current assignee: Guilin University of Technology
Priority date: 2015-04-06
Filing date: 2015-04-06
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2035-04-06
Also published as: CN104789772B

Abstract

本发明公开了一种白钨矿碱浸节能降耗的方法。（1）将加工的白钨精矿放入浆料桶，加入浓缩碱液、辅助试剂和氢氧化钠；（2）泵入无夹套高压浸出釜中，直接通蒸汽及保温一段时间，停止搅拌反应；（3）卸压放料入浆化槽，注水浆化过滤，第一道滤液流入浓液储槽，滤渣继续用热水洗涤，洗液与浓液分开储存；（4）将浓液储槽中的溶液泵入三效浓缩蒸发器，生料口在第三效，出料口在第一效，出口料液流入一个单效夹套结晶锅中继续浓缩，关汽阀排料；（5）液固分离，滤过的碱液返回到球磨浆料配碱，结晶粉末送至溶解槽中溶解稀释，进行离子交换。本发明改电加热为蒸汽直接加热，节能，生产效率高，采用多效蒸发器进行余碱回收，大大降低能源消耗，提高碱回收率。

Description

一种白钨矿碱浸节能降耗的方法

技术领域

本发明涉及钨湿法冶金，特别是一种白钨矿碱浸节能降耗的方法。

背景技术

我国是钨资源大国，钨资源主要以黑钨矿和白钨矿形态存在，随着黑钨矿资源量的递减，开采白钨矿资源已成为钨行业的主要矿种。以前，白钨矿属于难选难冶原料，白钨矿资源还停留在资源储量计算中，随着白钨矿选矿冶技术得到突破，大力开发白钨矿成为主流。采用高温过量碱的压浸煮工艺一样可以获得很好的浸出率（相对于黑钨矿浸出而言）。近几年白钨矿冶炼产能和规模得到大力提升，技术工艺也进一步成熟。由于采用比黑钨精矿浸出温度高、碱耗增多的工艺，因此探寻白钨精矿碱压浸煮节能降耗工艺是非常必要的。

通常压煮釜的热源来源方式有如下情况，方式一：有电阻丝盘绕釜外壳电加热；方式二：夹套内注入循环导热油加热或通蒸汽；方式三：电加热棒（大电阻棒）直接插入釜内加热。方式一、二均属于间接电加热，其中方式一由于电阻丝维护较难，逐步被淘汰；方式二采用导热油加热，比较好控制，正逐步推广应用；方式三由于电热棒直接插入反应釜内，与反应物料接触的电阻体寿命短，要经常更换电阻棒，因此也逐渐被厂家所弃用。对比能源使用率来说，要使同批料液升温加热到同样标准，夹套间接电加热比直接电热能耗高，蒸汽加热比电加热耗能低，蒸汽直接通入物料比电热棒直接与物料接触耗能低。因此，加热方式的选择是节能技术方面必须重点考虑的因素。

实现白钨精矿较好浸出率的条件之一是反应时过量大量碱，而实际参与反应的碱量较少，反应结束后余碱浓度范围70～180g/L不等。因此回收过量余碱是工艺节能降耗的重要途径。另外，碱过高对离子交换工艺不利，即使交换工序完成后，交换后液送至废水处理，必须加入大量中和酸，污水处理压力大。当前行业现状是，过量余碱既有回收的也有不回收的。不回收余碱的企业，碱耗成本高，环保压力大，总体趋势是回收余碱的企业会越来越多。余碱回收原理是：钨酸钠和氢氧化钠为主的溶液里，利用两种化合物在水中溶解度的差异进行分离，其内在规律是，氢氧化钠比钨酸钠的溶解度大很多，尤其在氢氧化钠浓度较大时，钨酸钠在混合溶液中的溶解度很小，因而有随着碱浓度的上升，钨酸钠溶解度逐步降低，当碱浓度上升到450g/L以上时，溶液中三氧化钨含量低于20g/L以下。依此规律回收余碱主要工艺就是通过蒸发浓缩混合溶液，使大部分钨酸钠结晶出来，而碱留在溶液实现两种物质分离。行业内碱回收企业工艺装备主要采用夹套蒸发锅通蒸汽蒸发浓缩，这种装备最大的缺点就是能耗非常高，正是因为很多企业觉得碱回收能耗高，回收碱的单位成本高，边际收益较低，还不如直接使用氢氧化钠，使得碱回收工艺推广应用少。

针对钨冶炼发展的现状，本发明工艺在不降低各项生产指标的条件下，优化工艺和提升技术装备，大力提升钨冶炼清洁生产和节能降耗水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种清洁生产、节能降耗的白钨矿碱浸方法，是提升行业技术发展水平的重要方法。

具体步骤为：

（1）将 2000 ~2500kg三氧化钨质量百分比含量为45~65%的白钨精矿经振动湿球磨加工后放入浆料桶，加入浓度为450~550g/L的碱液0.9~1.2立方米，再加入50 ~ 150 kg辅助试剂，补加 275 ~850 kg氢氧化钠，碱量为理论量的2.2~3.5倍。

（2）将步骤（1）配好后的料浆泵入无夹套高压浸出釜中，将1.6~2.0MPa中低压蒸汽通过蒸汽管直接通入无夹套高压浸出釜中，至无夹套高压浸出釜内压力达1.5~1.6MPa、温度达到170~200℃即关闭汽阀，保温2~3小时，停止搅拌反应。

（3）将步骤（2）无夹套高压浸出釜卸压放料入浆化槽，注水浆化，注水量与浆料体积比为0.5~1:1，充分浆化后泵入板框压滤机，第一道滤液流入浓液储槽，板框压滤机内的滤渣继续用热水洗涤，洗液与浓液分开放入稀释槽中。

（4）将步骤（3）浓液储槽中的溶液泵入三效浓缩蒸发器，逆流式三效蒸发器的生料口在第三效，出料口在第一效，出料口浓缩液的控制指标为氢氧化钠浓度250~270g/L，出口料液以结晶器自身压力流入一个单效夹套结晶锅中继续浓缩，三效结晶器和夹套结晶锅所通蒸汽压力为0.4~0.8 MPa，单效夹套结晶锅终点控制指标为氢氧化钠浓度450~500 g/L，关汽阀排料。

（5）将步骤（4）所得料液放入抽滤盘进行液固分离，滤盘中穿滤的碱液返回到球磨浆料配碱，滤布上的结晶粉末送至溶解槽中溶解稀释，然后进行离子交换。

所述碱液为氢氧化钠溶液。

所述辅助试剂为亚硝酸钠或硝酸钠。

本发明的技术方案是依据能源的利用率规律，蒸汽热源与电转化热源之间相比较，蒸汽热源属于直接热源，而电属于间接热源，间接过程有一个转化率，在同等加热介质要求来衡量，直接热源的能源利用率最高；从节能角度来说，相比间接加热，直接热源加热过程实现了节能；从经济成本来说，蒸汽耗量少，成本较低。因此，浸出釜的加热方式从其它模式改为中低压蒸汽直接加热，具有较好地节能效果。余碱回收工艺采用三效蒸发加一个单效蒸发器的模式是依据物料特性决定的。多效蒸发器是一种典型的节能蒸发器，其节能量通常以单效蒸发器参考作基础，理想状态下，单效蒸发器能耗情况是蒸发一吨水耗蒸汽量为一吨，三效蒸发器则只耗0.33吨蒸汽；实际工况中，单效蒸发器蒸发一吨水耗蒸汽在1.2~2.5吨范围不等，三效蒸发器耗蒸汽量为0.34~0.4吨范围。从此数据可以看出，三效蒸发器的节能量非常明显。依此衡算，本方案选择三效加一效这种方式，这是基于物料与设备性质所决定。由于本工艺的物料属于高含盐类混合物料（料液初始成分组成：碱浓度70~100g/L左右，WO₃80~100 g /L左右），当碱浓度上升到一定指标后，钨酸钠晶体会不断地析出，而多效结晶蒸发器对循环物料中的固含量是有限度的，当固含量超过一定标准后，蒸发器管道容易被结晶固料所堵塞，从而会影响整个蒸发器的运行。因此，针对该物料情况，当碱浓度浓缩到250~270 g/L左右时，必须进行排料，以免开始发生堵塞循环液管道现象。三效蒸发器排出的浓缩液三氧化钨含量还有100g/L以上，钨酸钠结晶率已达60%。为了继续提升碱液浓度和结晶率，还需进一步对这部分溶液浓缩，因此采用单效蒸发结晶锅继续蒸发浓缩。综合来看，三效蒸发器把初始溶液浓缩到了将近三分之一，后续的单效蒸发器只需把剩下三分之一浓缩液再蒸发出三分之一或二分之一体积的水分就可以达到效果。通过衡算可以知道，从初始体积到浓缩终点体积变化，浓缩液体积最后是初始体积的五分之一，也就是碱被富集了5倍。如果初始总体积为100立方米，最后浓碱体积为20立方米。蒸发出去的体积为80立方米，80立方米中有60立方米以上是经过三效蒸发器蒸发出去，剩下20立方米由单效蒸发锅蒸发。假设单效蒸发器蒸发一吨水所耗蒸汽为1.3吨，三效蒸发器吨水耗蒸汽为0.35吨；80吨水全部单效蒸发结晶锅蒸发总耗蒸汽量为104吨；三效加一效的总耗蒸汽量则低于47吨，从此对比数据可以看出，采用三效加一效这种蒸发浓缩方案对于节能降耗具有很明显的效果。

本发明的优点：

（1）白钨精矿浸出过程压煮釜采用中低压蒸汽直接加热，相比其它模式具有升温快（半小时左右就可以升温升压到预定的目标，其它热源加热模式则需要1~2个小时），生产效率提高，能耗低，节能效果好。

（2）三效蒸发结晶器比传统的一效式的浓缩蒸发锅具有能源利用率高，节能效果明显，降低生产成本，提高经济效益。对低浓度的余碱实施回收也将成为钨冶炼行业推广应用的可能。

（3）三效蒸发结晶器自动化程度高，操作方便。余碱回收可以降低后续交换后液处理成本，降低废水处理中和用酸量，大大降低资源的耗费和成本的支出。

（4）余碱回收的过程，也是钨酸钠溶液实施了一步提纯除杂的过程。钨酸钠浓缩结晶中，绝大部分的杂质留在溶液中，余碱浓缩液中的杂质虽然被富集了，但在返回压煮工序后，浸出液中的杂质并没有出现累积情况，因此余碱回收间接给整个流程进行了一次除杂的过程，有利于后续的离子交换工艺和产品的纯度。

本发明对白钨精矿浸出工艺进行优化，大大提升了整个工序的清洁生产和节能降耗水平。是钨冶炼行业提高能源利用率、资源使用率带来较好地方案，有会带来较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1：

（1）将2000kg三氧化钨质量百分比含量为50%的白钨精矿经振动湿球磨加工后放入浆料桶，加入浓度为450g/L的氢氧化钠溶液 1 立方米，再加入 15 kg辅助试剂亚硝酸钠，补加582kg氢氧化钠，碱量为理论量的 3倍。

（2）将步骤（1）配好后的料浆泵入无夹套高压浸出釜（专门制作的浸出釜）中，将2.0MPa中低压蒸汽通过蒸汽管直接通入有效容积为5立方米的无夹套高压浸出釜中，25分钟后无夹套高压浸出釜内压力达1.6MPa、温度达到195℃即关闭汽阀，保温2小时，停止搅拌反应。

（3）将步骤（2）无夹套高压浸出釜卸压放料入浆化槽，注水浆化，注水量 5.5 立方米，充分浆化后泵入板框压滤机，第一道滤液流入浓液储槽，板框压滤机内的滤渣继续用热水洗涤，洗液与浓液分开放入稀释槽中，浓液体积为9立方米，滤渣测试残留三氧化钨含量为2.1%，压滤浓钨酸钠料液含三氧化钨110g/L，氢氧化钠浓度95 g/L。

（4）将步骤（3）浓液储槽中的溶液泵入三效浓缩蒸发器，逆流式三效蒸发器的生料口在第三效，出料口在第一效，一效入口生蒸汽压力0.6MPa，温度155℃，一效出料口物料成分，碱浓度255 g/L，三氧化钨浓度105 g/L，出口料液以结晶器自身压力流入一个单效夹套结晶锅中继续浓缩，三效结晶器和夹套结晶锅所通蒸汽压力为0.6 MPa，单效夹套结晶锅终点控制指标为氢氧化钠浓度461 g/L，关汽阀排料。

白钨精矿浸出率为97.9%；余碱回收中：浓碱母液中三氧化钨17.6g/L，钨直收率为98.2%，碱回收率96.5%。

实施例2：

（1）将2000 kg三氧化钨质量百分比含量为50%的白钨精矿经振动湿球磨加工后放入浆料桶，加入浓度为450g/L的氢氧化钠溶液1 立方米，再加入18 kg辅助试剂亚硝酸钠，补加 410kg氢氧化钠，碱量为理论量的2.5倍。。

（2）将步骤（1）配好后的料浆泵入无夹套高压浸出釜（专门制作的浸出釜）中，热源为2.0MPa中低压蒸汽通过蒸汽管直接通入有效容积为5立方米的无夹套高压浸出釜中，23分钟后无夹套高压浸出釜内压力达1.6MPa、温度达到198℃即关闭汽阀，保温2小时，停止搅拌反应。

（3）将步骤（2）无夹套高压浸出釜卸压放料入浆化槽，注水浆化，注水量 5.7 立方米，充分浆化后泵入板框压滤机，第一道滤液流入浓液储槽，板框压滤机内的滤渣继续用热水洗涤，洗液与浓液分开放入稀释槽中，浓液体积为9.5立方米，滤渣测试残留三氧化钨含量为2.3%，压滤浓钨酸钠料液含三氧化钨105g/L，氢氧化钠浓度87 g/L。

（4）将步骤（3）浓液储槽中的溶液泵入三效浓缩蒸发器，逆流式三效蒸发器的生料口在第三效，出料口在第一效，一效入口生蒸汽压力0.6MPa，温度158℃，一效出料口物料成分，碱浓度265 g/L，三氧化钨浓度113 g/L，出口料液以结晶器自身压力流入一个单效夹套结晶锅中继续浓缩，三效结晶器和夹套结晶锅所通蒸汽压力为0.6 MPa，单效夹套结晶锅终点控制指标为氢氧化钠浓度455 g/L，关汽阀排料。

白钨精矿浸出率为97.5%；余碱回收中：浓碱母液中三氧化钨18.6g/L，钨直收率为97.5%，碱回收率97.1%。

实施例3：

（1）将2000 kg三氧化钨质量百分比含量为50%的白钨精矿经振动湿球磨加工后放入浆料桶，加入浓度为450g/L的氢氧化钠溶液1 立方米，再加入20kg辅助试剂硝酸钠，补加754 kg氢氧化钠，碱量为理论量的3.5倍。

（2）将步骤（1）配好后的料浆泵入无夹套高压浸出釜（专门制作的浸出釜）中，热源为2.0MPa中低压蒸汽通过蒸汽管直接通入有效容积为5立方米的无夹套高压浸出釜中，28分钟后无夹套高压浸出釜内压力达1.6MPa、温度达到195℃即关闭汽阀，保温2小时，停止搅拌反应。

（3）将步骤（2）无夹套高压浸出釜卸压放料入浆化槽，注水浆化，注水量6 立方米，充分浆化后泵入板框压滤机，第一道滤液流入浓液储槽，板框压滤机内的滤渣继续用热水洗涤，洗液与浓液分开放入稀释槽中，浓液体积为10立方米，滤渣测试残留三氧化钨含量为1.8%，压滤浓钨酸钠料液含三氧化钨105g/L，氢氧化钠浓度110 g/L。

（4）将步骤（3）浓液储槽中的溶液泵入三效浓缩蒸发器，逆流式三效蒸发器的生料口在第三效，出料口在第一效，一效入口生蒸汽压力0.6MPa，温度157℃，一效出料口物料成分，碱浓度263 g/L，三氧化钨浓度116g/L，出口料液以结晶器自身压力流入一个单效夹套结晶锅中继续浓缩，三效结晶器和夹套结晶锅所通蒸汽压力为0.6 MPa，单效夹套结晶锅终点控制指标为氢氧化钠浓度465 g/L，关汽阀排料。

白钨精矿浸出率为98.2%；余碱回收中：浓碱母液中三氧化钨15.6g/L，钨直收率为96.5%，碱回收率96.5%。

实施例4：

（1）将2000kg三氧化钨质量百分比含量为50%的白钨精矿经振动湿球磨加工后放入浆料桶，加入浓度为480g/L的氢氧化钠溶液1 立方米，再加入 20 kg辅助试剂硝酸钠，补加 550kg氢氧化钠，碱量为理论量的3倍。

（2）将步骤（1）配好后的料浆泵入无夹套高压浸出釜（专门制作的浸出釜）中，热源为2.0MPa中低压蒸汽通过蒸汽管直接通入有效容积为5立方米的无夹套高压浸出釜中，26分钟后无夹套高压浸出釜内压力达1.6MPa、温度达到196℃即关闭汽阀，保温2小时，停止搅拌反应。

（3）将步骤（2）无夹套高压浸出釜卸压放料入浆化槽，注水浆化，注水量6.2立方米，充分浆化后泵入板框压滤机，第一道滤液流入浓液储槽，板框压滤机内的滤渣继续用热水洗涤，洗液与浓液分开放入稀释槽中，浓液体积为10立方米，滤渣测试残留三氧化钨含量为1.9%，压滤浓钨酸钠料液含三氧化钨102g/L，氢氧化钠浓度98 g/L。

（4）将步骤（3）浓液储槽中的溶液泵入三效浓缩蒸发器，逆流式三效蒸发器的生料口在第三效，出料口在第一效，一效入口生蒸汽压力0.6MPa，温度157℃，一效出料口物料成分，碱浓度258 g/L，三氧化钨浓度107g/L，出口料液以结晶器自身压力流入一个单效夹套结晶锅中继续浓缩，三效结晶器和夹套结晶锅所通蒸汽压力为0.6 MPa，单效夹套结晶锅终点控制指标为氢氧化钠浓度457 g/L，关汽阀排料。

白钨精矿浸出率为98.1%；余碱回收中：浓碱母液中三氧化钨16.6g/L，钨直收率为97.7%，碱回收率97.2%。

实施例5：

（1）将 2000 kg三氧化钨质量百分比含量为50%的白钨精矿经振动湿球磨加工后放入浆料桶，加入浓度为500g/L的氢氧化钠溶液1 立方米，再加入18kg辅助试剂亚硝酸钠，补加 530k g氢氧化钠，碱量为理论量的3倍。。

（2）将步骤（1）配好后的料浆泵入无夹套高压浸出釜（专门制作的浸出釜）中，热源为2.0MPa中低压蒸汽通过蒸汽管直接通入有效容积为5立方米的无夹套高压浸出釜中，30分钟后无夹套高压浸出釜内压力达1.55MPa、温度达到192℃即关闭汽阀，保温2小时，停止搅拌反应。

（3）将步骤（2）无夹套高压浸出釜卸压放料入浆化槽，注水浆化，注水量5.8立方米，充分浆化后泵入板框压滤机，第一道滤液流入浓液储槽，板框压滤机内的滤渣继续用热水洗涤，洗液与浓液分开放入稀释槽中，浓液体积为10立方米，滤渣测试残留三氧化钨含量为2.1%，压滤浓钨酸钠料液含三氧化钨101g/L，氢氧化钠浓度102 g/L。

（4）将步骤（3）浓液储槽中的溶液泵入三效浓缩蒸发器，逆流式三效蒸发器的生料口在第三效，出料口在第一效，一效入口生蒸汽压力0.6MPa，温度157℃，一效出料口物料成分，碱浓度257 g/L，三氧化钨浓度108g/L，出口料液以结晶器自身压力流入一个单效夹套结晶锅中继续浓缩，三效结晶器和夹套结晶锅所通蒸汽压力为0.6 MPa，单效夹套结晶锅终点控制指标为氢氧化钠浓度461 g/L，关汽阀排料。

白钨精矿浸出率为97.9%；余碱回收中：浓碱母液中三氧化钨16.3g/L，钨直收率为97.6%，碱回收率96.9%。

需要指出的是，按照本发明的技术方案，上述实施例还可以举出许多，根据发明人大量的实验结果证明，在本发明的权利要求书所提出的范围，均可以达到本发明的目的。

Claims

1.一种白钨矿碱浸节能降耗的方法，其特征在于具体步骤为：

（1）将2000 ~2500kg三氧化钨质量百分比含量为45~65%的白钨精矿经振动湿球磨加工后放入浆料桶，加入浓度为450~550g/L的碱液0.9~1.2立方米，再加入10 ~ 25 kg辅助试剂，补加 275 ~850 kg氢氧化钠，碱量为理论量的2.2~3.5倍；

（2）将步骤（1）配好后的料浆泵入无夹套高压浸出釜中，将1.6~2.0MPa中低压蒸汽通过蒸汽管直接通入无夹套高压浸出釜中，至无夹套高压浸出釜内压力达1.5~1.6MPa、温度达到170~200℃即关闭汽阀，保温2-3小时，停止搅拌反应；

（3）将步骤（2）无夹套高压浸出釜卸压放料入浆化槽，注水浆化，注水量与浆料体积比为1~2.5:1，充分浆化后泵入板框压滤机，第一道滤液流入浓液储槽，板框压滤机内的滤渣继续用热水洗涤，洗液与浓液分开放入稀释槽中；

（4）将步骤（3）浓液储槽中的溶液泵入三效浓缩蒸发器，逆流式三效蒸发器的生料口在第三效，出料口在第一效，出料口浓缩液的控制指标为氢氧化钠浓度250~270g/L，出口料液以结晶器自身压力流入一个单效夹套结晶锅中继续浓缩，三效结晶器和夹套结晶锅所通蒸汽压力为0.4~0.8 MPa，单效夹套结晶锅终点控制指标为氢氧化钠浓度450~500 g/L，关汽阀排料；

（5）将步骤（4）所得料液放入抽滤盘进行液固分离，滤盘中穿滤的碱液返回到球磨浆料配碱，滤布上的结晶粉末送至溶解槽中溶解稀释，然后进行离子交换；

所述碱液为氢氧化钠溶液；

所述辅助试剂为亚硝酸钠或硝酸钠。