CN115679127A - 一种利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿物加工技术领域，提供了一种利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法。本发明将钨精矿在含有酸性气体的气氛中进行焙烧，得到焙烧熟料，所述焙烧熟料中含有三氧化钨。本发明采用酸性气体与钨精矿进行焙烧，可以将钨精矿中以钨酸盐形式存在的钨转化为三氧化钨，为后续进一步从含三氧化钨的焙烧熟料中提取钨奠定基础。本发明提供的冶炼方法操作简单，为首次提出的钨精矿冶炼方法，与传统的碱分解‑离子交换工艺相比，该方法无废渣和废水产生，焙烧熟料的后续处理中不会出现冒槽现象。
Description
技术领域
本发明涉及矿物加工技术领域，尤其涉及一种利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法。
背景技术
钨金属因其具有高硬度、高密度、高熔点等优异的机械与物理性能，被广泛应用于国防、航空航天及国民经济的各个领域。目前，国内钨冶炼工业主要以白钨矿、黑钨矿以及黑白钨混合矿为材料，采用全湿法冶炼工艺进行冶炼。
钨原矿的品位较低，因而需要先进行选矿，得到高品位的钨精矿，然后再进行冶炼。目前，常用的选矿技术为浮选，随着高品质钨原矿的不断消耗，钨原矿品位大幅下降，在浮选时需大幅增加浮选药剂的投入量，由此导致残留于精矿中的浮选药剂不断增加。钨精矿中残留的浮选药剂会加剧后续的全湿法冶炼工艺过程中冒槽现象的出现，给生产带来不便。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法，本发明利用酸性气体分解钨精矿，将钨精矿中以钨酸盐形式存在的钨转化为三氧化钨，同时将残留于钨精矿中的浮选药剂燃烧干净，后续对焙烧熟料进行处理的工艺过程中不会再出现冒槽现象。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法，包括以下步骤：
将钨精矿在含有酸性气体的气氛中进行焙烧，得到焙烧熟料，所述焙烧熟料中含有三氧化钨。
优选的，所述含有酸性气体的气氛中酸性气体的摩尔含量为30～100％；
当所述酸性气体的摩尔含量＜100％时，余量为空气和/或氮气。
优选的，所述酸性气体包括二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、三氧化二氮和三氧化氮中的一种或几种。
优选的，当酸性气体中包括三氧化硫时，三氧化硫的摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的40％以上；
当酸性气体中包括二氧化硫时，二氧化硫的摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的50％以上；
当酸性气体仅为二氧化碳时，二氧化碳摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的80％以上；
当酸性气体中包括二氧化氮时，二氧化氮的摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的50％以上；
当酸性气体中包括三氧化二氮时，三氧化二氮摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的30％以上；
当酸性气体中包含三氧化氮时，三氧化氮的摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的40％以上。
优选的，所述钨精矿包括白钨精矿、黑钨精矿、黑白钨混合精矿和人造白钨精矿中的任意一种或几种。
优选的，所述钨精矿中钨的摩尔量与所述酸性气体的摩尔量之比为1：2～10。
优选的，所述焙烧的温度为300～1000℃，时间为1～6h，压力为0.5～8MPa。
优选的，所述酸性气体的单位截面积流速为2～6L·min-1·m-2。
优选的，所述焙烧前，还包括对所述钨精矿进行破碎，得到钨精矿碎料。
优选的，所述钨精矿碎料的平均粒径不高于320目。
本发明提供了一种利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法，包括以下步骤：将钨精矿在含有酸性气体的气氛中进行焙烧，得到焙烧熟料，所述焙烧熟料中含有三氧化钨。本发明采用酸性气体与钨精矿进行焙烧，可以将钨精矿中以钨酸盐形式存在的钨转化为三氧化钨，为后续从含三氧化钨焙烧熟料中提取钨奠定基础，本发明所得焙烧熟料中钨以三氧化钨形式存在，而非钨酸钠，因此可以直接进行下一步工序经过简单除杂，制得纯度符合国家标准的三氧化钨、APT、钨粉等钨制品，不再需要离子交换工艺，彻底解决了由离子交换工艺带来的树脂交换容量下降、废水量大、含盐高的问题；同时本发明通过焙烧将残留于钨精矿中的浮选药剂燃烧干净，彻底解决了浮选药剂冒槽的影响。
本发明利用酸性气体对钨精矿中含钨组分进行分解，为使用气体分解钨精矿的先例，由于本发明酸性气体可循环使用，且无需离子交换，大大减少了废水废渣的产生量，实现绿色环保，并且大幅降低钨矿的冶炼成本。
附图说明
图1为本发明提供的利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法，包括以下步骤：
将钨精矿在含有酸性气体的气氛中进行焙烧，得到焙烧熟料，所述焙烧熟料中含有三氧化钨。
在本发明中，所述钨精矿优选包括白钨精矿、黑钨精矿、黑白钨混合精矿和人造白钨精矿中的任意一种或几种，更优选为白钨精矿、黑白钨混合精矿和人造白钨精矿中的任意一种或几种；以三氧化钨计，白钨精矿中的钨含量优选为15％～78％，黑钨精矿中的钨含量优选为15％～75％，黑白钨混合精矿中的钨含量优选为30％～75％，人造白钨精矿中的钨含量优选为0.5％～80.5％。在本发明中，所述焙烧前，还优选包括对所述钨精矿进行破碎，得到钨精矿碎料；所述钨精矿碎料的平均粒径优选不高于320目，更优选为100～320目。本发明限定钨精矿的平均粒径，有利于提高其反应效率。
在本发明中，所述含有酸性气体的气氛中酸性气体的摩尔含量优选为30～100％，更优选为80％，当所述酸性气体的摩尔含量＜100％时，余量优选为空气和/或氮气；所述酸性气体优选包括二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、三氧化二氮和三氧化氮中的一种或几种；当酸性气体中包括三氧化硫时，三氧化硫的摩尔量优选为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的40％以上，更优选为70～90％；当酸性气体中包括二氧化硫时，二氧化硫的摩尔量优选为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的50％以上，更优选为60～70％；当酸性气体仅为二氧化碳时，二氧化碳摩尔量优选为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的80％以上，更优选为90～95％；当酸性气体中包括二氧化氮时，二氧化氮的摩尔量优选为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的50％以上，更优选为70～80％；当酸性气体中包括三氧化二氮时，三氧化二氮摩尔量优选为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的30％以上，更优选为60～70％；当酸性气体中包含三氧化氮时，三氧化氮的摩尔量优选为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的40％以上，更优选为60～70％。在本发明的具体实施例4中，优选采用三氧化硫与氮气的混合气体，其中三氧化硫的摩尔量优选为混合气体的总摩尔量的70％，氮气的摩尔量优选为混合气体的总摩尔量的30％。
本发明在钨精矿提炼技术中，首次提出使用酸性气体对钨精矿进行焙烧处理，本发明将所述酸性气体通入并与钨精矿进行混合焙烧时，酸性气体与钨精矿中的钨酸钙或者钨酸铁锰直接发生酸酐置换反应，具体化学反应可以概括为：
AxOy+CaWO4＝WO3+CaAxOy+1
在该反应中，钨则转变为三氧化钨，而其他杂质(反应式中的AxOy)则转变为相应的金属盐。本发明提供的方法在分解钨精矿时，酸性气体不会发生额外的热分解，不会导致试剂损耗，同时由于该反应属于气-固反应，而非固-固反应或液-固反应，酸性气体扩散难度低，可与钨精矿快速充分接触，反应驱动力强、速率快，钨精矿分解率高，所得焙烧产物干燥不易结块，后续无需破碎、易浸出，可直接进行下一步冶炼工序，不会向钨冶炼体系引入Na+、K+以及NH4 +等离子，用水量小，废水量小，可大幅减少后续冶炼与废水处理工序的压力，解决钨精矿残留浮选药剂对传统全湿法冶炼工艺的“冒槽”和树脂交换容量下降的影响。
在本发明中，所述钨精矿中钨的摩尔量与所述酸性气体的摩尔量之比优选为1：2～10，更优选为1:2、1:4、1:6、1:8或1:10，其中钨以三氧化钨计；本发明优选采用可旋转密闭容器作为焙烧设备，更优选为可旋转密闭的沸腾炉或回转窑；本发明在进行焙烧前，优选将所述可旋转密闭容器旋转，使钨精矿与酸性气体充分接触。本发明将酸性气体的摩尔用量控制在上述范围，有利于提高钨精矿的分解效率，如果酸性气体的用量过低，反应不充分；如果酸性气体的用量过高，则气体占据的管道空间过大，对反应器要求过高，导致生产成本的增加。同时，为了提高酸性气体的利用率，降低生产成本，本发明将焙烧尾气采用容器回收方式，返回焙烧容器重复利用。
在本发明中，所述焙烧的温度优选为300～1000℃，更优选为600～800℃，时间优选为1～6h，更优选为2～3h，压力优选为0.5～8MPa，更优选为0.5～2MPa；所述酸性气体的单位截面积流速优选为2～6L·min-1·m-2，更优选为3～6L·min-1·m-2。本发明严格控制焙烧温度和时间，如果焙烧温度过低或焙烧时间过短，则反应不完全；如果焙烧温度过高或焙烧时间过长，则浪费能源过多。本发明通过控制酸性气体的压力在上述范围内，可以强化酸性气体对钨精矿的分解能力，如果酸性气体的压力过低，则反应不完全；如果酸性气体的压力过高，则对配套设备有较高要求，增加生产成本。本发明通过控制酸性气体的单位截面积流速，可以保证酸性气体有足够的时间与钨精矿接触，如果酸性气体的流速过低，则分解钨精矿耗时过长，生产效率降低；如果酸性气体的流速过高，则酸性气体没有足够时间与钨精矿反应，气流带走过多焙烧热量导致焙烧温度降低，转化效率下降，分解效果变差。
在本发明中，所述焙烧熟料中含有三氧化钨，本发明将钨精矿中的钨转变为三氧化钨，最终焙烧熟料中三氧化钨的含量为25～65％。
在本发明中，所述焙烧熟料的主要成分为三氧化钨，后续经过简单处理即可得到钨产品；在本发明的具体实施例中，所述焙烧熟料优选经过盐酸浸出除杂后，再依次经过氨溶、精细除杂和蒸发结晶，得到合格APT制品；采用本发明的焙烧熟料进行后续处理，可采用氨溶替换传统的离子交换步骤，因此，本发明不需要利用离子交换将钨酸钠转化为钨酸铵，彻底解决了树脂交换容量下降、废水量大、含盐高的问题。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
图1为本发明提供的利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法的流程示意图，本发明将钨精矿在含有酸性气体的气氛中进行焙烧，得到钨以三氧化钨形式存在的焙烧熟料，其中焙烧尾气返回至焙烧容器重复利用。
实施例1
对白钨精矿进行破碎处理，得到320目的白钨精矿碎料，将2kg所得的白钨精矿碎料放入可旋转密闭回转窑中，其中钨精矿品位(以WO3计)为63.71％，向可旋转密闭回转窑中通入38.4mol三氧化硫气体，并将压力升高至0.7MPa，控制气体单位截面积流速为6L·min-1·m-2，容器旋转使两者充分接触后进行焙烧，焙烧温度为750℃、焙烧时间为2h，得到焙烧熟料。经钨酸氨灼烧重量法检测(GB/T 6150.1-2008)，测得CaWO4转化率为99.62％，上述酸性气体在炉尾进行回收，经过重新配置后循环使用。
实施例2
对黑钨精矿进行破碎处理，得到300目的黑钨精矿碎料，将1kg所得的黑钨精矿碎料放入可旋转密闭回转窑中，其中钨精矿品位(以WO3计)为37.66％，向可旋转密闭回转窑中通入9.74mol二氧化硫气体，并将压力升高至0.5MPa，控制气体单位截面积流速为3L·min-1·m-2，容器旋转使两者充分接触后进行焙烧，焙烧温度为600℃、焙烧时间为2.5h，得到焙烧熟料。经钨酸氨灼烧重量法检测(GB/T 6150.1-2008)，测得CaWO4转化率为92.46％，上述酸性气体在炉尾进行回收，经过重新配置后循环使用。
实施例3
对黑白钨精矿进行破碎处理，得到250目的黑白钨精矿碎料，将3kg所得的黑白钨精矿碎料放入可旋转密闭回转窑中，其中钨精矿品位(以WO3计)为51.24％，向可旋转密闭回转窑中通入33.15mol二氧化硫气体，并将压力升高至0.65MPa，控制气体单位截面积流速为5L·min-1·m-2，容器旋转使两者充分接触后进行焙烧，焙烧温度为800℃、焙烧时间为3h，得到焙烧熟料。经钨酸氨灼烧重量法检测(GB/T 6150.1-2008)，测得CaWO4转化率为96.73％，上述酸性气体在炉尾进行回收，经过重新配置后循环使用。
实施例4
对人造白钨精矿进行破碎处理，得到320目的人造白钨精矿碎料，将2kg所得的人造白钨精矿碎料放入可旋转密闭回转窑中，其中钨精矿品位(以WO3计)为78.65％，向可旋转密闭回转窑中通入18.9mol三氧化硫与8.1mol氮气的混合气体，并将压力升高至0.7MPa，控制气体单位截面积流速为4L·min-1·m-2，容器旋转使两者充分接触后进行焙烧，焙烧温度为650℃、焙烧时间为3h，得到焙烧熟料。经钨酸氨灼烧重量法检测(GB/T 6150.1-2008)，测得CaWO4转化率为95.23％，上述酸性气体在炉尾进行回收，经过重新配置后循环使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用酸性气体焙烧分解钨精矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钨精矿在含有酸性气体的气氛中进行焙烧，得到焙烧熟料，所述焙烧熟料中含有三氧化钨。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有酸性气体的气氛中酸性气体的摩尔含量为30～100％；
当所述酸性气体的摩尔含量＜100％时，余量为空气和/或氮气。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述酸性气体包括二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、三氧化二氮和三氧化氮中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当酸性气体中包括三氧化硫时，三氧化硫的摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的40％以上；
当酸性气体中包括二氧化硫时，二氧化硫的摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的50％以上；
当酸性气体仅为二氧化碳时，二氧化碳摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的80％以上；
当酸性气体中包括二氧化氮时，二氧化氮的摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的50％以上；
当酸性气体中包括三氧化二氮时，三氧化二氮摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的30％以上；
当酸性气体中包含三氧化氮时，三氧化氮的摩尔量为含有酸性气体的气氛的总摩尔量的40％以上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钨精矿包括白钨精矿、黑钨精矿、黑白钨混合精矿和人造白钨精矿中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述钨精矿中钨的摩尔量与所述酸性气体的摩尔量之比为1：2～10。
7.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，所述焙烧的温度为300～1000℃，时间为1～6h，压力为0.5～8MPa。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述酸性气体的单位截面积流速为2～6L·min-1·m-2。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焙烧前，还包括对所述钨精矿进行破碎，得到钨精矿碎料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述钨精矿碎料的平均粒径不高于320目。
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