【正文】 年產(chǎn)1000t仲鎢酸銨生產(chǎn)車(chē)間設(shè)計(jì)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(chē)間的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。按照一般有色冶金生產(chǎn)車(chē)間設(shè)計(jì)的步驟，文章首先介紹了APT生產(chǎn)的的現(xiàn)狀；結(jié)合原料特征，通過(guò)對(duì)APT整個(gè)工藝過(guò)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(zhuǎn)型—選擇沉淀法分離鎢鉬—蒸發(fā)結(jié)晶生產(chǎn)APT；通過(guò)對(duì)各生產(chǎn)工序金屬平衡、物料平衡計(jì)算和設(shè)備選型，確定了各工序所需原料的量和設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格和數(shù)目；并進(jìn)行了合理的車(chē)間配置；通過(guò)分析生產(chǎn)過(guò)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(guò)程需要，對(duì)車(chē)間進(jìn)行了勞動(dòng)定員；進(jìn)而對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，計(jì)算結(jié)果表明本設(shè)計(jì)所采用工藝流程技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。「關(guān)鍵詞」 白鎢精礦 NaOH高壓浸出 離子交換 APT 設(shè)計(jì)AbstractThe 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.第一章 文獻(xiàn)綜述 鎢冶金概況自1781年由瑞典化學(xué)家舍勒發(fā)現(xiàn)以來(lái)，鎢以其具有熔點(diǎn)高、硬度大、耐磨和耐腐蝕等優(yōu)良性能而得到廣泛應(yīng)用，在冶金機(jī)械、石油化工、航空航天和國(guó)防工程等諸多領(lǐng)域中有著極其重要的地位。在解放之前，中國(guó)的鎢冶煉處于空，但新中國(guó)成立后,從20 世紀(jì)50 年代蘇聯(lián)援建的黑鎢精礦—蘇打燒結(jié)—凈化除雜—白鎢沉淀—鎢酸煅燒制取三氧化鎢的冶煉工藝開(kāi)始,我國(guó)鎢冶煉技術(shù)走上了工業(yè)化生產(chǎn)的道路，并針對(duì)我國(guó)鎢精礦資源的特點(diǎn)，我們自主開(kāi)發(fā)了“白鎢精礦經(jīng)典工藝制取仲鎢酸銨”的工業(yè)項(xiàng)目。20 世紀(jì)80 年代以來(lái),先進(jìn)的離子交換和溶劑萃取技術(shù)在鎢冶煉生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用?！昂阪u精礦堿壓煮—溶劑萃取—蒸發(fā)結(jié)晶”和“黑鎢精礦堿壓煮—離子交換—蒸發(fā)結(jié)晶”制取仲鎢酸銨新工藝的采用,標(biāo)志著我國(guó)鎢冶煉工業(yè)開(kāi)始向世界先進(jìn)行列邁進(jìn)。但是經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，中國(guó)鎢業(yè)迎來(lái)了自己輝煌的成果，在若干個(gè)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)能夠和世界先進(jìn)國(guó)家媲美，某些技術(shù)已經(jīng)是世界的先進(jìn)水平，并具有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，例如：機(jī)械活化(熱球磨) NaOH 分解工藝，離子交換膜技術(shù)，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(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）2006年公布的數(shù)據(jù)，在地球上全部290萬(wàn)噸（鎢含量）的儲(chǔ)量中，中國(guó)擁有180萬(wàn)噸，占61％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第二位加拿大的26萬(wàn)噸。此外，俄羅斯和美國(guó)的儲(chǔ)量分列為25萬(wàn)噸和14萬(wàn)噸。中國(guó)是鎢礦資源最豐富的國(guó)家，一向被國(guó)際礦業(yè)界稱(chēng)為“鎢王國(guó)”。據(jù)1996年底全國(guó)鎢礦保有儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)顯示，在全國(guó)已探明鎢礦儲(chǔ)量有21個(gè)省、自治區(qū)、直轄市。其中保有儲(chǔ)量在20萬(wàn)t以上的有8個(gè)省區(qū)，、、，%，其中湖南(白鎢礦為主)和江西(黑鎢礦為主)兩省占了全國(guó)的三分之二，主要有湖南柿竹園鎢礦、江西西華山、大吉山、盤(pán)古山等幾大礦區(qū)。具體的鎢礦分布如圖11所示：圖11 中國(guó)鎢礦分布狀況我國(guó)鎢儲(chǔ)量中，白鎢約占70％，黑鎢約占30％，但長(zhǎng)期以來(lái)是以開(kāi)發(fā)利用黑鎢資源為主。據(jù)國(guó)土資源部統(tǒng)計(jì), 1998 年前我國(guó)黑鎢的開(kāi)采利用率占95 % , 白鎢的開(kāi)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(zhǎng)期未能作為我國(guó)鎢冶煉企業(yè)的主要原料, 是由于我國(guó)白鎢資源中90 %以上含量在0. 5 %以下, 常與其它金屬元素共生,品位低, 組份復(fù)雜, 冶煉難度大。為了解決鎢資源與冶煉生產(chǎn)間結(jié)構(gòu)性矛盾, 國(guó)家計(jì)委、科委和原有色工業(yè)總局從“八五”開(kāi)始就組織了針對(duì)難冶煉白鎢礦的冶金新工藝的技術(shù)攻關(guān)， 現(xiàn)已開(kāi)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(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用鎢以其高強(qiáng)度、高硬度和優(yōu)良的導(dǎo)電、傳熱、耐腐蝕性能成為現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防及高新技術(shù)應(yīng)用中的極為重要的功能材料之一。在機(jī)械加工工業(yè)中，中國(guó)有45%的鎢中用于生產(chǎn)碳化鎢硬質(zhì)合金，如制作刀具、鉆具、頂頭、頂錘、拉絲模具等，所制得的硬質(zhì)合金不僅硬度高，而且耐磨性能好，作為切削工具時(shí)，在600℃下切削速度仍可以達(dá)到150～250m/min，相當(dāng)于工具鋼的3～4倍，因此，鎢被喻為“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(chē)的電接點(diǎn),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?；ば袠I(yè)中，鎢還是紡織染料、油漆顏料、陶瓷釉料、調(diào)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(yīng)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(jià)格趨勢(shì)、目前市場(chǎng)狀況存在的問(wèn)題和相應(yīng)的對(duì)策2007年5月25日，中國(guó)鎢業(yè)市場(chǎng)形勢(shì)研討會(huì)在南昌召開(kāi)。于會(huì)專(zhuān)家領(lǐng)導(dǎo)就鎢行業(yè)的發(fā)展歷程，市場(chǎng)現(xiàn)狀和趨勢(shì)做了權(quán)威性發(fā)言。專(zhuān)家普遍認(rèn)為鎢行業(yè)正處于高盈利時(shí)代，未來(lái)幾年將是高盈利低增長(zhǎng)：長(zhǎng)期以來(lái)，由于鎢價(jià)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(gè)階段。0103年，是微利時(shí)期；04年是轉(zhuǎn)折期，鎢價(jià)開(kāi)始上漲，行業(yè)收入利潤(rùn)同比接近翻倍；0506年，高盈利時(shí)代。鎢行業(yè)生存狀態(tài)已經(jīng)今非昔比。鎢價(jià)走勢(shì)是：04年開(kāi)始回升，05年大幅上漲，06年高位震蕩，如圖12所示。我們預(yù)計(jì)07年走勢(shì)平穩(wěn)，波動(dòng)小，價(jià)格高企。如果國(guó)內(nèi)鎢產(chǎn)量沒(méi)有大的變化，整個(gè)行業(yè)將維持高收入和高利潤(rùn)水平。但相對(duì)于06年增長(zhǎng)會(huì)非常有限。未來(lái)幾年鎢行業(yè)將是高盈利和低增長(zhǎng)。但鎢資源需求量與社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是同步的， 鎢品市場(chǎng)的需求量并沒(méi)有因?yàn)閮r(jià)格的上漲而減少?！笆濉币詠?lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)一直保持高速增長(zhǎng)，GDP增長(zhǎng)在9%～10%以上。建材、汽車(chē)、鋼鐵、機(jī)械加工、金剛石、電子、IT、工程機(jī)械等工業(yè)的發(fā)展，新領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，都促使鎢消費(fèi)進(jìn)一步增加。2002～2006年我國(guó)年平均鎢消費(fèi)為19680噸(折合金屬量)，2006年我國(guó)鎢消費(fèi)量已達(dá)到23500噸，%，已占世界鎢消費(fèi)量的1/3強(qiáng)，我國(guó)已成為了世界第一鎢消費(fèi)大國(guó)。國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)增加對(duì)鎢需求、政府宏觀調(diào)控和行業(yè)協(xié)調(diào)自律等綜合因素導(dǎo)致“十五”期間鎢價(jià)逐步上揚(yáng)。因此，未來(lái)鎢需求還將保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)開(kāi)采總量的控制和市場(chǎng)供應(yīng)的有序，國(guó)際鎢市場(chǎng)價(jià)格趨于穩(wěn)定是必然。鎢精礦鎢鐵APT圖12 20042006年我國(guó)鎢精礦、APT、鎢鐵價(jià)格走勢(shì)圖我國(guó)是鎢資源大國(guó)，鎢的儲(chǔ)量居世界第一位，但是這一資源優(yōu)勢(shì)尚未轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前我國(guó)鎢業(yè)存在諸多問(wèn)題，與國(guó)外企業(yè)相比差距明顯，這些因素制約了鎢業(yè)進(jìn)一步發(fā)展壯大。 首先，資源保證程度漸現(xiàn)短缺趨勢(shì)。中國(guó)鎢的儲(chǔ)量居世界前列，但由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)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(guó)鎢礦資源優(yōu)勢(shì)將很快處于劣勢(shì)地位。 其次，鎢產(chǎn)品規(guī)模過(guò)大，生產(chǎn)集中度低。冶煉產(chǎn)品以仲鎢酸銨為例，目前全國(guó)36戶(hù)企業(yè)產(chǎn)能已達(dá)108萬(wàn)噸，但是實(shí)際規(guī)模產(chǎn)量在3000噸以上的僅有17戶(hù)。 第三，技術(shù)裝備水平總體不高。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)冶煉企業(yè)技術(shù)裝備比較落后，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)細(xì)鎢粉、超細(xì)鎢粉和碳化鎢粉過(guò)程中，由于提純技術(shù)、裝備和控制問(wèn)題，產(chǎn)品質(zhì)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(wèn)題。 第四，研發(fā)水平較低。與先進(jìn)國(guó)家比較，我國(guó)缺乏一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、主業(yè)突出的大公司。在資源開(kāi)發(fā)利用水平、超純化合物、高性能硬質(zhì)合金、新應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)等方面差距較大。 第五，生態(tài)平衡形勢(shì)嚴(yán)峻。由于鎢礦亂采濫挖，盲目生產(chǎn)仍未從根本上解決。為了我國(guó)鎢工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，針對(duì)上述情況，我們應(yīng)采取如下具體措施：，綜合處理多金屬混合礦、復(fù)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(zhǎng)，為了提高效率，降低成本，有必要探索新的、簡(jiǎn)短的工藝。2．加強(qiáng)鎢行業(yè)的生產(chǎn)管理，嚴(yán)格限制鎢品企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，鼓勵(lì)企業(yè)向大型化、國(guó)際化、自動(dòng)化方向發(fā)展。3．引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)裝備，加強(qiáng)高附加值鎢冶金產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化，提高技術(shù)實(shí)力，并爭(zhēng)取早日結(jié)束作為國(guó)外原料基地的狀況，提高經(jīng)濟(jì)效益。4．高度重視科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，加強(qiáng)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(guān)，提高自主創(chuàng)新能力，縮短與國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)能力。5． 制定嚴(yán)格法律，規(guī)范鎢開(kāi)發(fā)生產(chǎn)行為，禁止亂采濫挖，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 生產(chǎn)APT在技術(shù)上的可行性目前我國(guó)仲鎢酸銨的生產(chǎn)已相當(dāng)成熟，并達(dá)到了一定的規(guī)模生產(chǎn)。并且我國(guó)的鎢技術(shù)儲(chǔ)備和鎢冶煉的先進(jìn)企業(yè)所代表的技術(shù)水平和技術(shù)裝備已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平！可按國(guó)內(nèi)外用戶(hù)的需求生產(chǎn)各種鎢冶煉產(chǎn)品 ，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也有了較大提高。而鎢冶金中的一大技術(shù)難點(diǎn)就是眾所周知的鎢鉬分離問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)冶金學(xué)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(shù)上是可行的。 廠址選擇廠址選擇是工業(yè)基本建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是一項(xiàng)政策性、技術(shù)性很強(qiáng)，牽涉面很廣、影響面很深的工作。它的選擇是否得當(dāng)，關(guān)系到工廠企業(yè)的投入和建成后的運(yùn)營(yíng)成本，對(duì)工廠企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益影響極大。廠址選擇的一般原則是：（1）應(yīng)符合工業(yè)布局及區(qū)域性總體規(guī)劃和城市建設(shè)規(guī)劃的要求；（2）要盡可能利用城鎮(zhèn)設(shè)施，節(jié)約投資；（3）要靠近原材料、水、電供應(yīng)充足和產(chǎn)品銷(xiāo)售便利的地方，有良好的交通運(yùn)輸條件；（4）要注意節(jié)約用地，少占或不占農(nóng)田，留有發(fā)展余地；（5）要有適當(dāng)?shù)淖匀坏匦魏瓦m宜的工程地質(zhì)、水文、地震等級(jí)條件及較好的協(xié)作條件等。另外，廠址應(yīng)在城市和居民住宅主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)；應(yīng)在主要水流的下游位置；廠區(qū)應(yīng)有良好的通風(fēng)條件；應(yīng)安排好三廢處理場(chǎng)地和廢渣堆放場(chǎng)地；應(yīng)考慮廠址附近居民點(diǎn)，城市發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)牧漁業(yè)及旅游勝地，自然資源保護(hù)區(qū)等問(wèn)題?；谝陨蠗l件和考察，我們選擇江西省修水縣作為廠址所在地，理由如下：（1） 修水縣鎢礦資源豐富，儲(chǔ)量巨大，擁有儲(chǔ)量全國(guó)第三、省內(nèi)排名第一的香爐山白鎢礦床。現(xiàn)已探明礦產(chǎn)地80余處，礦產(chǎn)29種，三氧化鎢（白鎢），%，為國(guó)內(nèi)同類(lèi)型第二大礦，江西省第一大鎢礦。鎢礦也是修水縣最具優(yōu)勢(shì)的礦產(chǎn)，保有儲(chǔ)量17萬(wàn)噸，占全省保有有儲(chǔ)量的73%，全國(guó)的17%。礦產(chǎn)資源潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值達(dá)1000億元以上（人民幣）。（2） 修水縣交通便利，信息便捷。修水縣緊靠105國(guó)道，縣內(nèi)有省道310公里，大慶至廣州高速公路橫穿修水，縮短了與廣州、深圳等沿海城市的距離。此外，距離武漢330Km，長(zhǎng)沙、南昌270Km，,九江217Km，為多條干線的交匯點(diǎn)，這使得地處湘、鄂、贛三省交界處的修水縣，具有極強(qiáng)的邊貿(mào)地域、物流集散中心之優(yōu)勢(shì)。（3） 修水縣水資源充沛，氣候條件優(yōu)越。，年均日照1680小時(shí)，年均降水量1617毫米。水資源豐富，河道眾多，自然落差大，雨量充沛，水利資源蘊(yùn)藏量40萬(wàn)千瓦，可開(kāi)發(fā)量在20萬(wàn)千瓦以上，，人平均擁有水量6500立方米。生產(chǎn)APT是濕法冶金過(guò)程，需要大量的水資源，豐富的水資源無(wú)疑將大大降低APT的生產(chǎn)成本。（4） 修水縣電力資源豐富。2000年前修水縣境內(nèi)已建成水電站75座，，%。目前，全縣有在建和已建電站163座，投產(chǎn)發(fā)電1