【正文】 年產(chǎn) 1000t 仲鎢酸銨生產(chǎn)車間設計 1 摘 要 本文 是以白鎢精礦為原料年產(chǎn) 1000 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 APT 生產(chǎn)的的 現(xiàn)狀 ；結合 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 NaOH 高壓浸出 分解白鎢 精 礦 — 離子交換法除雜和轉型 — 選擇沉淀法分離鎢鉬 — 蒸發(fā)結晶 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，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 」 白鎢精礦 NaOH 高壓浸出 離子交換 APT 設計 Abstract The specification is a workshop of 1000t/y Ammonium paratungstate(APT) produced with scheelite concentrates. 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 sodium hydroxide(NaOH) leaching at high pressure— ion exchange— selectively precipitation to separate Mo— evaporation 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 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, the economic target was analyzed. All these results shows that the process of this design is reasonable and economical. Keywords: Scheelite concentrates。 sodium hydroxide leaching at high pressure。 ion exchange。 ammonium paratungstate。 design. 年產(chǎn) 1000t 仲鎢酸銨生產(chǎn)車間設計 2 第一章 文獻綜述 鎢冶金概況 自 1781年由瑞典化學家舍勒發(fā)現(xiàn)以來，鎢 以其具有熔點高、硬度大、耐磨和耐腐蝕等優(yōu)良性能而得到廣泛應用， 在冶金機械、石油化工、航空航天和國防工程等諸多領域中有著極其重要的 地位。 在解放之前，中國的鎢冶煉處于空 [1]白 ，但新中國成立后 ,從 20 世紀 50 年代蘇聯(lián)援建的黑鎢精礦 — 蘇打燒結 — 凈化除雜 — 白鎢沉淀 — 鎢酸煅燒制取三氧化鎢的冶煉工藝開始 ,我國鎢冶煉技術走上了工業(yè)化生產(chǎn)的道路，并針對我國鎢精礦資源的特點，我們自主開發(fā)了“白鎢精礦經(jīng)典工藝制取仲鎢酸銨”的工業(yè)項目。 20 世紀 80 年代以來 ,先進的離子交換和溶劑萃取技術在鎢冶煉生產(chǎn)中得到廣泛應用。“黑鎢精礦堿壓煮 — 溶劑萃取 — 蒸發(fā)結晶”和“黑鎢精礦堿壓煮 — 離子交換 — 蒸發(fā)結晶”制取仲鎢酸銨新工藝的采用 ,標志著我國鎢冶煉工業(yè)開始向世界先進行列邁進。 但是經(jīng) 過 20多年的發(fā)展，中國鎢業(yè)迎來了自己輝煌的成果，在若干個技術領域已經(jīng)能夠和世界先進國家媲美，某些技術已經(jīng)是 世界的先進水平，并具有自主的知識產(chǎn)權 ，例如：機械活化 (熱球磨 ) NaOH 分解工藝，離子交換膜技術， 115M 選擇沉淀法分離鎢鉬，離子交換一步分離磷、砷、硅、鉬工藝等。 根據(jù)美國地質調查局（ USGS） 2021 年公布的數(shù)據(jù)，在地球上全部 290 萬噸（鎢含量）的儲量中，中國擁有 180萬噸，占 61％，遠遠高于第二位加拿大的 26萬噸。 此外， 俄羅斯和 美國 的儲量分列為 25萬噸和 14 萬噸 。 中國是鎢礦資源最豐富的國家 ， 一向被國際礦業(yè)界稱為 “ 鎢王國 ” 。 據(jù) 1996年底全國鎢礦保有儲量統(tǒng)計 顯示， 在全國已探明鎢礦儲量有 21個 省 、 自治區(qū) 、 直轄市 。其中保有儲量在 20 萬 t 以上 的有 8 個省區(qū)，依次為湖南 萬 t、江西 萬 t、河南 萬 t、廣西 t、福建 t、廣東 t、甘肅 t、云南 t，合計 t，占全國鎢保有儲量的 %， 其中湖南 (白鎢礦為主 )和 江西 (黑鎢礦為主 )兩省占了全國的三分之二 ，主要有 湖南柿竹園鎢礦、江西西華山、大吉山、盤古山 等幾大礦區(qū)。具體的鎢礦分布如圖 11所示： 年產(chǎn) 1000t 仲鎢酸銨生產(chǎn)車間設計 3 圖 11 中國鎢礦分布狀況 我國鎢儲量中，白鎢約占 70％，黑鎢約占 30％ ，但長期以來是以開發(fā)利用黑鎢資源為主。據(jù)國 土資源部統(tǒng)計 , 1998 年前我國黑鎢的開采利用率占 95 % , 白鎢的開采利用率不到 10 % , 95 %以上的鎢冶煉企業(yè)使用黑鎢礦原料。白鎢礦之所以長期未能作為我國鎢冶煉企業(yè)的主要原料 , 是由于我國白鎢資源中 90 %以上 3WO 含量在 0. 5 %以下 , 常與其它金屬元素共生 ,品位低 , 組份復雜 , 冶煉難度大。為了解決鎢資源與冶煉生產(chǎn)間結構性矛盾 , 國家計委、科委和原有色工業(yè)總局從“八五”開始就組織了針對難冶煉白鎢礦的冶金新工藝的技術攻關， 現(xiàn)已開發(fā)出了多種處理白鎢礦 原料的冶煉方法。 鎢及其化合物在國民經(jīng)濟中的重要作用 鎢以其高強度、高硬度和優(yōu)良的導電、傳熱、耐腐蝕性能成為 現(xiàn)代工業(yè)、 國防 及高新技術應用中的極為重要的功能材料之一 。 在機械加工工業(yè)中，中國有 45%的鎢中用于生產(chǎn)碳化鎢硬質合金，如制作刀具、鉆具、頂頭、頂錘、拉絲模具等，所制得的硬質合金不僅硬度高，而且耐磨性能好，作為切削工具時，在 600℃下切削速度仍可以達到 150～ 250m/min，相當于工具鋼的 3～ 4倍，因此，鎢被年產(chǎn) 1000t 仲鎢酸銨生產(chǎn)車間設計 4 喻為“工業(yè)牙齒”。此外鎢還大量用于制作合金鋼（如鎢鋼、高速切割鋼、磁鋼、模具鋼），提高材料的耐磨性、韌性、熱硬度、可淬性等性能，合金鋼的用量占到鎢產(chǎn)量的 36%。 在 電子工業(yè)中 ， 大量的電燈的燈絲和電子管的陰極 ,汽車 的電接點 ,高溫電阻爐的加熱元件 ,航天航空工業(yè)上使用的 平衡錘和擺等等 都是用鎢及其合金制成的。 化工行業(yè)中，鎢還是紡 織染料、油漆顏料、陶瓷釉料、調色劑 、 玻璃著色 劑和熒光材料的重要原料。 APT不僅可以作為產(chǎn)品，應用于工業(yè)生產(chǎn)中，而且可以作為鎢的氧化物及金屬的原料，如何生產(chǎn)合格的氧化鎢，意義重大。 鎢品價格趨勢、目前市場狀況存在的問題和相應的對策 2021年 5月 25日，中國鎢業(yè)市場形勢研討會在南昌召開。于會專家領導就鎢行業(yè)的發(fā)展歷程，市場現(xiàn)狀和趨勢做了權威性發(fā)言。專家普遍認為鎢行業(yè)正處于高盈利時代，未來幾年將是高盈利低增長：長期以來，由于鎢價低迷，鎢行業(yè)一 直處于微利狀態(tài)。近幾年發(fā)展可以劃分為三個階段。 0103年，是微利時期； 04年是轉折期，鎢價開始上漲，行業(yè)收入利潤同比接近翻倍； 0506 年，高盈利時代。鎢行業(yè)生存狀態(tài)已經(jīng)今非昔比。 鎢價走勢是： 04年開始回升， 05年大幅上漲， 06 年高位震蕩 ，如 圖 12所示 。 我們預計 07年走勢平穩(wěn)，波動小，價格高企。如果國內鎢產(chǎn)量沒有大的變化，整個行業(yè)將維持高收入和高利潤水平。但相對于 06年增長會非常有限。未來幾年鎢行業(yè)將是高盈利和低增長。 但鎢資源需求量與社會經(jīng)濟增長是同步的， 鎢品市場的需求量并沒有因為價格的上漲而減 少。“十五”以來，國內經(jīng)濟一直保持高速增長， GDP增長在 9%～ 10%以上。建材、汽車、鋼鐵、機械加工、金剛石、電子、 IT、工程機械等工業(yè)的發(fā)展，新領域的應用開發(fā)，都促使鎢消費進一步增加。 2021～ 2021年我國年平均鎢消費為 19680噸 (折合金屬量 )， 2021年我國鎢消費量已達到 23500噸，比上年增長 %，是 2021年鎢消費量的 ，已占世界鎢消費量的 1/3強，我國已成為了世界第一鎢消費大國。國內外經(jīng)濟增長增加對鎢需求、政府宏觀調控和行業(yè)協(xié)調自律等綜合因素導致“十五”期間鎢價逐步上揚。因此，未來 鎢需求還將保持穩(wěn)定的增長，國內開采總量的控制和市場供應的有序，國際鎢市場價格趨于穩(wěn)定是必然。 年產(chǎn) 1000t 仲鎢酸銨生產(chǎn)車間設計 5 圖 12 20212021 年我國鎢精礦、 APT、鎢鐵價格走勢圖 我國是鎢資源大國，鎢的儲量居世界第一位，但是這一資源優(yōu)勢尚未轉化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，當前我國鎢業(yè)存在諸多問題，與國外企業(yè)相比差距明顯，這些因素制約了鎢業(yè)進一步發(fā)展壯大。 首先，資源保證程度漸現(xiàn)短缺趨勢。中國鎢的儲量居世界前列，但由于技術、經(jīng)濟條件的限制，目前可利用的黑鎢礦資源僅占鎢礦資源總量的 30%。如果資源勘探?jīng)]有增加，中國鎢礦資源 優(yōu)勢將很快處于劣勢地位。 其次，鎢產(chǎn)品規(guī)模過大，生產(chǎn)集中度低。冶煉產(chǎn)品以仲鎢酸銨為例，目前全國 36戶企業(yè)產(chǎn)能已達 108萬噸，但是實際規(guī)模產(chǎn)量在 3000噸以上的僅有 17戶。 第三，技術裝備水平總體不高。目前國內大多數(shù)冶煉企業(yè)技術裝備比較落后，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)細鎢粉、超細鎢粉和碳化鎢粉過程中，由于提純技術、裝備和控制問題，產(chǎn)品質量不穩(wěn)定 、 品種規(guī)格少、缺少性能優(yōu)良的鎢材、深加工產(chǎn)品少等問題。 第四，研發(fā)水平較低。與先進國家比較，我國缺乏一批擁有自主知識產(chǎn)權、主業(yè)突出的大公司。在資源開 發(fā)利用水平、超純化合物、高性能硬質合金、新應用領域的開發(fā)等方面差距較大。 第五，生態(tài)平衡形勢嚴峻。由于鎢礦亂采濫挖，盲目生產(chǎn)仍未從根本上解決。 APT 鎢鐵 鎢精礦 年產(chǎn) 1000t 仲鎢酸銨生產(chǎn)車間設計 6 為了我國鎢工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，針對上述情況，我們應采取如下具體措施： ，綜合處理多金屬混合礦、復雜礦和白鎢礦，注重金屬綜合回收利用?，F(xiàn)行鎢冶金的流程還比較冗長，為了提高效率，降低成本，有必要探索新的、簡短的工藝。 2．加強鎢行業(yè)的生產(chǎn)管理，嚴格限制鎢品企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，鼓勵企業(yè)向大型化、國際化、自動化方向發(fā)展。 3．引進先進技術裝備，加強高附加值 鎢冶金產(chǎn)品生產(chǎn)技術的開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化，提高技術實力，并爭取早日結束作為國外原料基地的狀況，提高經(jīng)濟效益。 4．高度重視科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，加強企業(yè)和科研院所、高校的協(xié)作，集中人力、物力攻克科技難關，提高自主創(chuàng)新能力，縮短與國際上的競爭能力。 5． 制定嚴格法律，規(guī)范鎢開發(fā)生產(chǎn)行為，禁止 亂采濫挖 ，保護生態(tài)環(huán)境。 生產(chǎn) APT在技術上的可行性 目前我國仲鎢酸銨的生產(chǎn)已相當成熟，并達到了一定的規(guī)模生產(chǎn)。并且我國的鎢技術儲備和鎢冶煉的先進企業(yè)所代表的技術水平和技術裝備已經(jīng)達到國際先進水平！可按國內外用戶的需求生 產(chǎn)各種鎢冶煉產(chǎn)品 ，且技術經(jīng)濟指標也有了較大提高。而鎢冶金中的一大技術難點就是眾所周知的鎢鉬分離問題，但經(jīng)過冶金學者的不斷探索，現(xiàn)現(xiàn)已發(fā)明了選擇沉淀法，萃取法以及離子交換法等幾種方法，使鎢冶金這一重大難題得以解決。 綜上所訴，生產(chǎn) APT在技術上是可行的。 廠址選擇 廠址選擇是工業(yè)基本建設中的一個重要環(huán)節(jié)，是一項政策性、技術性很強，牽涉面很廣、影響面很深的工作。它的選擇是否得當，關系到工廠企業(yè)的投入和建成后的運營成本，對工廠企業(yè)的經(jīng)濟效益影響極大。 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、電供應充足和產(chǎn)品銷售便利的地方，有良好的交通運輸條件； （ 4）要注意節(jié)約用地，少占