CN111217394B - 一种高费氏低松装密度仲钨酸铵及其生产方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高费氏低松装密度仲钨酸铵及其生产方法和设备，其生产方法包括：首先原钨酸铵溶液经过一次蒸发结晶，产出的一次仲钨酸铵经高温煅烧成三氧化钨，再将三氧化钨溶于氨水中得到钨酸铵溶液，再与原钨酸铵溶液按照1:4～2:1的比例混合，再将混合后的钨酸铵溶液经二次蒸发结晶成所需的仲钨酸铵产品。采用此工艺生产出的仲钨酸铵产品，相对于一次蒸发结晶的仲钨酸铵，其产品的费氏粒度上升，松装密度同时下降，费氏与松装密度的比值从18～20提升到22～24。该工艺的应用拓展了仲钨酸铵产品系列型号，提供了一种高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产工艺。
Description
技术领域
本发明涉及含钨的白色化合物的生产方法，尤其是一种高费氏低松装密度仲钨酸铵及其生产方法和设备。
背景技术
钨是一种难熔的有色金属，也是一种重要的战略资源，因其具有熔点高、硬度大、延性强、耐磨和耐腐蚀等优良性能而得到广泛应用。
APT(仲钨酸铵的简称)是钨工业领域里一种极其重要的中间产品，越来越多的用户对其纯度、粒形、粒度分布等方面都提出了个性化需求，经过用户实践发现，用一种高费氏低松装密度的APT原料进行后续加工，能大幅提高用户产品的各项性能，符合用户需求。因此这种特殊物理性质的APT的制备成为我司研发重点。
蒸发结晶工艺是生产APT最重要的方法，但常规的蒸发结晶工艺调整不易制得高费氏低松装密度的APT，主要因为费氏粒度、松装密度作为反映APT粒形、粒度分布等物理性能的两个指标，往往同向变化，即费氏粒度提高，松装密度也提高；费氏粒度降低，松装密度也同步降低。因此高费氏低松装密度的APT在常规条件下几乎难以生产。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术不足，针对费氏粒度和松装密度往往同向变化，难以得到高费氏低松装密度的APT，提供一种高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，该方法蒸发结晶工艺控制简单，所需原料为前段离子交换法解吸产出的常规钨酸铵溶液。采用两次蒸发结晶工艺，一次结晶所得APT经过煅烧、氨溶得到纯度较高的钨酸铵溶液，与常规钨酸铵溶液以一定比例混合，再通过二次蒸发结晶生产出最终的仲钨酸铵产品。
采用此工艺生产出的APT，相对于一次结晶所得的APT，其产品费氏粒度提高，松装密度同时下降，费氏与松装密度的比值从18～20提升到22～24。该工艺生产的APT产品，其晶型完整，筛分粒度分布集中，呈正态分布。
本发明中，费氏粒度的测量方法是指，按GB/T3249—1982《难熔金属及化合物粉末粒度的测定方法-费氏法》。松装密度的测量方法是指，按ISO3923/2《金属粉末松装密度的测定-第二部分：斯柯特容量计法》。
具体方案如下：
一种高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，包括：
步骤1)：将钨酸铵溶液A经过第一次蒸发结晶，产出的一次仲钨酸铵经高温煅烧成三氧化钨；
步骤2)：将得到的三氧化钨溶于氨水中得到钨酸铵溶液B；
步骤3)：将得到的钨酸铵溶液B与钨酸铵溶液A混合，得到的混合溶液经第二次蒸发结晶，得到高费氏低松装密度仲钨酸铵。
进一步的，所述步骤1)中钨酸铵溶液A为前段离子交换法解吸产出的常规钨酸铵溶液，WO3浓度为150-260g/l；
任选的，所述步骤1)中高温煅烧的设备为回转式煅烧炉；
任选的，所述步骤1)中高温煅烧为有氧煅烧，温度为600～800℃，进料速度为50～200kg/h，煅烧时间20～60min。
进一步的，所述步骤1)中第一次蒸发结晶，和/或所述步骤3)中第二次蒸发结晶的设备为单程型蒸发锅，蒸发的温度为80～95℃，真空度为30～60KPa。
进一步的，所述步骤2)中氨水浓度为100～200g/l；
任选的，所述步骤2)中三氧化钨溶于氨水后得到的钨酸铵溶液B中三氧化钨浓度为150～260g/l。
进一步的，所述步骤3)中钨酸铵溶液B与钨酸铵溶液A混合的质量比例为1:4～2:1。
本发明还保护运用所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，制备得到的高费氏低松装密度仲钨酸铵。
进一步的，所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的费氏粒度为35～45μm，松装密度为1.7～2.2。
进一步的，所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的费氏粒度与松装密度比值为22～24。
进一步的，所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵呈斜方晶型，筛分粒度分布集中，呈正态分布。
本发明还保护所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产设备，包括蒸发锅A、过滤槽A、煅烧炉、氨溶槽、混合配制槽、蒸发锅B、过滤槽B和烘干机，其中，所述蒸发锅A的底部出口与所述过滤槽A的料液入口相连，所述过滤槽A的固相出口与所述煅烧炉的入口相连，所述煅烧炉的出口与所述氨溶槽的入口相连，所述氨溶槽的出口通过第一盘料泵连接到所述混合配制槽的加料口；所述混合配制槽的出口通过第二盘料泵连接到蒸发锅B，所述蒸发锅B的底部出口与所述过滤槽B的料液入口相连，所述过滤槽B的固相出口与所述烘干机相连。
有益效果：
本发明所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，得到的APT产品晶型完整，呈斜方晶型；产品具有高费氏低松装密度的特性，筛分粒度分布集中，呈正态分布；本发明所述方法生产出的仲钨酸铵产品，相对于一次蒸发结晶的仲钨酸铵，其产品的费氏粒度上升，松装密度同时下降，费氏与松装密度的比值从18～20提升到22～24。本发明提供的方法拓展了APT产品系列型号，具有较好的市场前景。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
以下使用的测试方法包括：
费氏粒度按GB/T3249—1982《难熔金属及化合物粉末粒度的测定方法-费氏法》。
松装密度按ISO3923/2《金属粉末松装密度的测定-第二部分：斯柯特容量计法》。
以下使用的主要试剂包括：
实施例中使用的原料钨酸铵溶液为使用前段离子交换法解吸产出，WO3浓度为150-260g/l。
实施例1
制备高费氏低松装密度仲钨酸铵，包括如下步骤：
使用前段离子交换法解吸产出的常规钨酸铵溶液为原料，一次蒸发温度为90℃，真空度为40KPa，所得APT费氏粒度为37.6um，松装密度为2.03g/cm3，费氏与松装密度比值为18.5。所得APT经过800℃高温有氧煅烧，进料速度100kg/h，煅烧时间30min。所得三氧化钨溶于氨水，氨水浓度为140g/l，三氧化钨溶于氨水后钨酸铵溶液三氧化钨浓度为240g/l。所得钨酸铵溶液与原常规钨酸铵溶液1:3质量比例混合，再经二次蒸发，温度为90℃，真空度为40KPa。所得APT费氏粒度为40.2um，松装密度为1.79g/cm3，费氏与松装密度比值为22.5。
实施例2
制备高费氏低松装密度仲钨酸铵，包括如下步骤：
使用前段离子交换法解吸产出的常规钨酸铵溶液为原料，一次蒸发温度为95℃，真空度为45KPa，所得APT费氏粒度为37.9um，松装密度为1.98g/cm3，费氏与松装密度比值为19.1。所得APT经过700℃高温有氧煅烧，进料速度150kg/h，煅烧时间50min。所得三氧化钨溶于氨水，氨水浓度为130g/l，三氧化钨溶于氨水后钨酸铵溶液三氧化钨浓度为248g/l。所得钨酸铵溶液与原常规钨酸铵溶液1:1质量比例混合，再经二次蒸发，温度为95℃，真空度为45KPa。所得APT费氏粒度为41.2um，松装密度为1.76g/cm3，费氏与松装密度比值为23.4。
实施例3
使用前段离子交换法解吸产出的常规钨酸铵溶液为原料，一次蒸发温度为80℃，真空度为25KPa，所得APT费氏粒度为35.4um，松装密度为1.91g/cm3，费氏与松装密度比值为18.53。所得APT经过600℃高温有氧煅烧，进料速度50kg/h，煅烧时间60min。所得三氧化钨溶于氨水，氨水浓度为100g/l，三氧化钨溶于氨水后钨酸铵溶液三氧化钨浓度为260g/l。所得钨酸铵溶液与原常规钨酸铵溶液1:4质量比例混合，再经二次蒸发，温度为80℃，真空度为25KPa。所得APT费氏粒度为39.2um，松装密度为1.73g/cm3，费氏与松装密度比值为22.66。
实施例4
使用前段离子交换法解吸产出的常规钨酸铵溶液为原料，一次蒸发温度为85℃，真空度为30KPa，所得APT费氏粒度为36.5um，松装密度为1.95g/cm3，费氏与松装密度比值为18.72。所得APT经过720℃高温有氧煅烧，进料速度200kg/h，煅烧时间40min。所得三氧化钨溶于氨水，氨水浓度为200g/l，三氧化钨溶于氨水后钨酸铵溶液三氧化钨浓度为150g/l。所得钨酸铵溶液与原常规钨酸铵溶液2:1质量比例混合，再经二次蒸发，温度为85℃，真空度为30KPa。所得APT费氏粒度为39.99um，松装密度为1.79g/cm3，费氏与松装密度比值为22.34。
实施例5
一种高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产设备，包括蒸发锅A、过滤槽A、煅烧炉、氨溶槽、混合配制槽、蒸发锅B、过滤槽B和烘干机，其中，所述蒸发锅A的底部出口与所述过滤槽A的料液入口相连，所述过滤槽A的固相出口与所述煅烧炉的入口相连，所述煅烧炉的出口与所述氨溶槽的入口相连，所述氨溶槽的出口通过第一盘料泵连接到所述混合配制槽的加料口；所述混合配制槽的出口通过第二盘料泵连接到蒸发锅B，所述蒸发锅B的底部出口与所述过滤槽B的料液入口相连，所述过滤槽B的固相出口与所述烘干机相连。其中，蒸发锅A为金属蒸发锅。
对比例1
制备仲钨酸铵，包括如下步骤：
使用前段离子交换法解吸产出的常规钨酸铵溶液为原料，一次蒸发温度为90℃，真空度为40KPa，所得APT费氏粒度为37.6um，松装密度为2.03g/cm3，费氏与松装密度比值为18.5。所得APT经过500℃高温有氧煅烧，进料速度100kg/h，煅烧时间30min。所得三氧化钨溶于氨水，氨水浓度为140g/l，三氧化钨溶于氨水后钨酸铵溶液三氧化钨浓度为89.57g/l。所得钨酸铵溶液与原常规钨酸铵溶液1:3质量比例混合，再经二次蒸发，温度为90℃，真空度为40KPa。所得APT费氏粒度为38.57um，松装密度为1.98g/cm3，费氏与松装密度比值为19.47。
对比例2
制备仲钨酸铵，包括如下步骤：
使用前段离子交换法解吸产出的常规钨酸铵溶液为原料，一次蒸发温度为90℃，真空度为40KPa，所得APT费氏粒度为37.6um，松装密度为2.03g/cm3，费氏与松装密度比值为18.5。所得APT经过800℃高温有氧煅烧，进料速度100kg/h，煅烧时间30min。所得三氧化钨溶于氨水，氨水浓度为140g/l，三氧化钨溶于氨水后钨酸铵溶液三氧化钨浓度为240g/l。所得钨酸铵溶液与原常规钨酸铵溶液3:1质量比例混合，再经二次蒸发，温度为90℃，真空度为40KPa。所得APT费氏粒度为41.2um，松装密度为2.12g/cm3，费氏与松装密度比值为19.43。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，其特征在于：包括：
步骤1）：将钨酸铵溶液A经过第一次蒸发结晶，产出的一次仲钨酸铵经高温煅烧成三氧化钨；
步骤2）：将得到的三氧化钨溶于氨水中得到钨酸铵溶液B；
步骤3）：将得到的钨酸铵溶液B与钨酸铵溶液A混合，得到的混合溶液经第二次蒸发结晶，得到高费氏低松装密度仲钨酸铵。
2.根据权利要求1所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，其特征在于：所述步骤1）中钨酸铵溶液A为前段离子交换法解吸产出的常规钨酸铵溶液，WO3浓度为150-260g/l；
任选的，所述步骤1）中高温煅烧的设备为回转式煅烧炉；
任选的，所述步骤1）中高温煅烧为有氧煅烧，温度为600~800℃，进料速度为50~200kg/h，煅烧时间20~60min。
3.根据权利要求1所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，其特征在于：所述步骤1）中第一次蒸发结晶，和/或所述步骤3）中第二次蒸发结晶的设备为单程型蒸发锅，蒸发的温度为80~95℃，真空度为30~60KPa。
4.根据权利要求1所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，其特征在于：所述步骤2）中氨水浓度为100~200g/l；
任选的，所述步骤2）中三氧化钨溶于氨水后得到的钨酸铵溶液B中三氧化钨浓度为150~260g/l。
5.根据权利要求1所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，其特征在于：所述步骤3）中钨酸铵溶液B与钨酸铵溶液A混合的质量比例为1:4~2:1。
6.运用权利要求1-5任一项所述的生产方法制备得到的高费氏低松装密度仲钨酸铵。
7.根据权利要求6所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵，其特征在于：所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的费氏粒度为35~45μm，松装密度为1.7~2.2。
8.根据权利要求7所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵，其特征在于：所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的费氏粒度与松装密度比值为22~24。
9.根据权利要求6-8任一项所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵，其特征在于：所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵呈斜方晶型，筛分粒度分布集中，呈正态分布。
10.一种运用权利要求1-5任一项所述的高费氏低松装密度仲钨酸铵的生产方法，生产仲钨酸铵的设备，其特征在于：包括蒸发锅A、过滤槽A、煅烧炉、氨溶槽、混合配制槽、蒸发锅B、过滤槽B和烘干机，其中，所述蒸发锅A的底部出口与所述过滤槽A的料液入口相连，所述过滤槽A的固相出口与所述煅烧炉的入口相连，所述煅烧炉的出口与所述氨溶槽的入口相连，所述氨溶槽的出口通过第一盘料泵连接到所述混合配制槽的加料口；所述混合配制槽的出口通过第二盘料泵连接到蒸发锅B，所述蒸发锅B的底部出口与所述过滤槽B的料液入口相连，所述过滤槽B的固相出口与所述烘干机相连。
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