【文章內(nèi)容簡介】 工藝流程選擇 7 離子交換工藝 離子交換技術(shù)已在鎢冶煉中得到廣泛應(yīng)用。其中在我國應(yīng)用最廣泛的是用強堿性陰離子交換樹脂將粗鎢酸鈉溶液凈化除雜并轉(zhuǎn)型成鎢酸銨溶液的鎢離子交換新工藝其工藝過程包括磨礦、堿分解、交換、蒸發(fā)結(jié)晶、干燥包裝。除此之外，離子交換法處理純Na2WO4 溶液轉(zhuǎn)型制取 (NH4)2WO4 的工藝在國外也成功應(yīng)用；而采用離子交換法從鎢酸鹽溶液除鉬的技術(shù)已進入工業(yè)應(yīng)用；從各種含鎢的廢液和低濃度溶液 中用離子交換法富集提取鎢的工藝也有廣泛的報道，具有極好的工業(yè)應(yīng)用前景。 發(fā)展前景 綜上所述 ， 前我國鎢冶煉生產(chǎn)中主要采用的三種工藝技術(shù)各有其特點和待改進之處。其中 ， 法工藝流程短、成本低、渣量少、高純度產(chǎn)品的合格率高 ， 實收率低、副流程長、腐蝕性大、工作環(huán)境差、環(huán)境污染嚴(yán)重、礦源適應(yīng)性差 ； 劑萃取工藝實收率高、對礦源適應(yīng)性較強 ， 成本相對較高、產(chǎn)渣量大、工作環(huán)境較差、環(huán)境污染較嚴(yán)重 。離子交換流程最短、回收率高、除雜效果好、腐蝕性小、操作簡便、易于機械自動化、投資和加工成本較少、工作環(huán)境好、環(huán)境污染小、對 礦源適應(yīng)性較強 ， 耗水量和排水量大、產(chǎn)渣量大。 隨著我國加入 WTO， 生產(chǎn)各方面的要求特別是對環(huán)保指標(biāo)的要求進一步提高 ， 善鎢冶煉技術(shù)勢在必行。在此趨勢下 ， 現(xiàn)了鎢濕法冶金清潔生產(chǎn)工藝和膜技術(shù)工藝。 生產(chǎn)工藝流程圖及流程簡述 工藝流程圖 重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 工藝流程選擇 8 重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 工藝流程選擇 9 APT 生產(chǎn)工藝流程圖 重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 工藝流程選擇 10 流程簡述 1 磨礦工序 黑鎢精礦從料倉加入振動球磨機，同時自來水也以一定的流量加入，以保持適當(dāng)?shù)囊汗瘫?，產(chǎn)出的礦漿由礦漿槽流入揚液器。 2 堿分解工序 將礦漿、液堿以一定的比例加入堿分解槽，并添加硝石，在一定溫度下，分解一定時間，然后過濾，濃料液進入混合澄清，下濁液返回過濾，上清液與稀料液由泵打入配料液槽，調(diào)整濃度到適當(dāng)程度，經(jīng)微孔過濾器進入下道工序。 3 離子交換工序 鎢酸鈉溶液以一定流量進入交換柱，到達穿漏點時用純水洗去柱中的殘留溶液。交后液、洗鎢液經(jīng)處理后排放。然后用淋洗劑以一定流量淋洗鎢，所得一段液返回交換，二段液送去蒸 發(fā)結(jié)晶生產(chǎn)仲鎢酸銨，三段液補充 NH4Cl、 NH4OH 作為淋洗劑，淋洗結(jié)束后，用水洗去柱中殘留的溶液，并將樹脂用水反沖后供下一步循環(huán)使用。 4 蒸發(fā)結(jié)晶工序 將二段液加入蒸發(fā)結(jié)晶槽，在一定的溫度和壓力下，蒸發(fā)掉部分水和氨，同時溶液由于過飽和而析出仲鎢酸銨晶體，經(jīng)真空過濾器過濾后，濕 APT 送干燥工序，結(jié)晶母液生產(chǎn)白鎢或二次結(jié)晶。 5 干燥包裝工序 濕 APT 經(jīng)圓錐真空干燥機烘干水分，再經(jīng)振動篩得到粒度分布比較均勻的 APT 產(chǎn)品，秤重裝桶。 重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 冶金計算 11 第 二 章 冶金計算 原料及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 根 據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，本設(shè)計以一種白鎢礦為主的混合鎢精礦為原料。精礦的主要成分為（ %）： WO3 ， Mo ， P ， As ， SiO2 5，其他。產(chǎn)品質(zhì)量要達到國標(biāo) GB10116880 級。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的化學(xué)成分要求如表 41 所示： 表 21 對 APT 化學(xué)成分的要求（ GBl011688） 牌號 WO3 不小于 % 雜質(zhì)化學(xué)成分含量不大于 % Sn As Ca Cu Fe S Mo P Si APT0 設(shè)計規(guī)模及日產(chǎn)量 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，設(shè)計年產(chǎn)能是 20xx噸 APT。根據(jù)實際情況，設(shè)工廠年均實際生產(chǎn) 320 天，其余時間是工廠的檢修、設(shè)備的更新時間及節(jié)假日時間，則平均日產(chǎn)量為： 平均日產(chǎn)量 =年產(chǎn)量 /年實際工作日 =20xx 103/320 =日產(chǎn) APT為 ,由于產(chǎn)品中 WO3含量為 %，即日產(chǎn) WO3為 %=。 金屬平衡計算 將工藝流程中 ，白鎢礦的預(yù)處理和磨礦工序稱為預(yù)處理工序（工序 Ⅰ ），粗鎢酸鈉的蘇打高壓浸出和壓濾洗滌工序稱為浸出過濾工序（工序 Ⅱ ），從粗鎢酸鈉溶液稀釋到可以進行離子交換的過程稱為稀釋工序（工序 Ⅲ ），離子交換過程稱為離子交換工序（工序 Ⅳ ），從含鉬的鎢酸銨溶液到鎢酸銨的凈溶液的除鉬過程成為除鉬工序（工序 Ⅴ ），鎢酸銨的凈溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過濾洗滌得到濕 APT稱為蒸發(fā)結(jié)晶工序 (工序 Ⅵ )，從 APT 烘干到干 APT 的過程稱為烘干工序 (工序 Ⅶ )，經(jīng)簡化后得到的工藝流程示意圖如圖 41 所示。 重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 冶金計算 12 根據(jù)《有色冶金工廠設(shè)計基礎(chǔ)》 [15]一書，設(shè)定符號如下： Qn—— (n= 4)工序的處理量（ kg）； Pn—— n 工序的產(chǎn)量（ kg）； Xn—— n 工序的不可返回損失量（ kg）； Rn—— n 工序的可返回損失量（ kg）； χn—— n 工序的不可返回損失率（ %）； γn—— n 工序的可返回損失率（ %）； 由生產(chǎn)實踐和各種文獻中數(shù)據(jù)擬定各工序的工藝參數(shù)如表 22 所示。 表 22 各工序的金屬回收率 工序號 工序名稱 不可返回損失率 x(%) 可返回損失率 r(%) 直收率 η(%) Ⅰ 預(yù)處理 0 Ⅱ 浸 出過濾 0 Ⅲ 稀釋 0 Ⅳ 離子交換 0 Ⅴ 除鉬 0 重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 冶金計算 13 Ⅵ 蒸發(fā)結(jié)晶 Ⅶ 烘干 0 由以上數(shù)據(jù)，下面以本設(shè)計的產(chǎn)品 APT 的日產(chǎn)量為衡算標(biāo)準(zhǔn)，采用逆序法進行工藝的金屬平衡計算。 工序 Ⅶ ： P7= x7=% ； r7=0； η7=% Q7=P7/η7=X7=Q7x 7=%= kg R7=Q7r 7=0 kg 工序 Ⅵ ： P6=Q7= x6=%； r6=%； η6=% Q6=P6/η6=X6=Q6x 6=%= R6=Q6r 6=%= 工序 Ⅴ ： P5=Q6= x5=%； r5=0； η5=% Q5=P5/η5=X5=Q5x 5=%= R5=Q5r 5=0kg 工序 Ⅳ ： P4= x4=%； r4=0； η4=% Q4=P4/η4=247。%= X4=Q4x 4=%= kg R4=Q4r 4=0 kg 工序 Ⅲ ： P3=Q4= x3=%； r3=0； η3=% Q3=P3/η3=247。%= kg X3=Q3x 3=%= kg R3=Q3r 3=0 kg 重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 冶金計算 14 工序 Ⅱ ： P2=Q3R6== kg x2=%； r2=0； η2=% Q2=P2/η2=247。%= kg X2=Q2x 2=%= kg R2=Q2r 2=0 kg 工序 Ⅰ ： P1 =Q2 = x1 =%； r1 =0； η1 =% Q1 =P1 /η1 =X1=Q1x 1=%= R1 =Q1r 1=0kg Q=Q1= 根據(jù)以上計算，列出金屬平衡表如表 23所示 (以日產(chǎn)金屬含 WO3 量為基準(zhǔn) )。 表 23 金屬平衡表 工序號 工序名稱 不可返回損 失率 χ(%) 不可返 回損失 量 X(kg) 可返 回損 失率 r(%) 可返回 損量 R(kg) 直收 率 η (%) 工序處理量 Q(kg) 工序產(chǎn)出量 P(kg) Ⅰ 預(yù)處理 0 0 Ⅱ 浸出過濾 0 0 Ⅲ 稀釋 0 0 Ⅳ 離子交換 0 0 Ⅴ 除鉬 0 0 Ⅵ 蒸發(fā)結(jié)晶 Ⅶ 烘干 0 0 合計 由以上計 算可知，整個流程的有價金屬成分是平衡的，即最終產(chǎn)品的金屬量 +全部不可返回損失量 =原料投入量。 P+Σ X=+= Q= 即，金屬平衡。 由此計算整個流程的總回收率為： η=（ P/Q） 100%=247。 =% 物料平衡計算 物料衡計算仍然以本設(shè)計的日產(chǎn)量，即每天生產(chǎn)的商品 WO3 為衡算標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)金重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 冶金計算 15 屬平衡計算將流程分的工序，對各個工序分別進行物料平衡計算 [16]。具體計算過程如下： 預(yù)處理工序 工 藝指標(biāo)：液固比 1： 1 x1＝ %， r1＝ 0， η1＝ % 一、進料 （ 1）白鎢礦 每日投入的精礦中 WO3 的量為： kg，精礦中 WO3 的含量為 %，則每天需投入的白鎢精礦的量為： 其中含 SiO2： 5%＝ Mo： %= kg P： %= As： %= （ 2）蘇打 由化學(xué)反應(yīng)式 CaWO4+Na2CO3=Na2WO4+CaCO3 可知 因為日處理 WO3為 ，則理論需要純 Na2CO3 為（ ）106= 設(shè) Na2CO3 用量為理論量的 倍，則需純 Na2CO3 為 = （ 3）水 取礦漿的液固比為 1∶ 1，則需加入的水量為： kg （ 4）總進料量為 : ++= kg 二、出料 （ 1）礦漿 礦漿的回收率為 %，則產(chǎn)出的礦漿的量為 = 含 WO3： = kg 其中含 P： %= kg As： %= kg SiO2： %= kg Mo： %= （ 2）損失 磨礦損失率為 %， WO3 損失量為： %= kg 礦漿總損失量為 :%= kg 重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 冶金計算 16 浸出過濾工序 工藝指標(biāo)： x2＝ % ， r2＝ 0， η2＝ % 一、進料 （ 1）從預(yù)處理工序得到的礦漿量為 kg，其中含 （ 2）返料 由干燥、過篩、包裝工序返回的人造白鎢 WO3以不合格 APT 形式直接加入高壓釜中反應(yīng)，設(shè)人造白鎢中 WO3的含量為 45%，則人造白鎢的質(zhì)量為： 則總的返料量為： （ 3）添加劑 為抑制雜質(zhì) Si 及部分 P、 As 的浸出，需加入 Al2O3或鋁土礦，取 Al2O3 / SiO2= 則添加劑的量為： = kg （ 4） 水 在浸出工序中控制液固比為 4： 1，則應(yīng)加入的水量為： （ ++）%%= kg 則總的礦漿量為： +++= kg （ 5）洗滌用水 控制浸出洗滌后礦漿中 WO3的濃度為 120g/L，洗滌前礦漿的密度為 ，則礦漿中 WO3的濃度為 （ ） = g/L。 則洗滌用水為： 5641020/（ 6）總進料為 += kg 二、出料 （ 1）粗 Na2WO4 溶液 Na2WO4 的量為： 294/232= 在該工序的浸出條件下，設(shè) P的浸出率為 %； As 的浸出率為 5%； Mo的浸出率為60%； SiO2的浸出率為 %，則 Na2WO4 溶液中含： P： %= As： 5%= SiO2： %= Mo： 60%= kg Na2CO3 量： % %－ 106/294－ 106/31－ 106/75－ 106/60－ 106/96= 粗 Na2WO4溶液主要成分為 Na2WO4 和多余的 Na2CO3， 則粗 Na2WO4 溶液量為： ++++++(%++)%= kg 重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 冶金計算 17 （ 2）損失 由于跑、冒、滴、漏和蒸發(fā)等原因會產(chǎn)生損失，損失率為 %， 則 WO3損失量為： %＝ 礦漿損失量為： %＝ （ 3）渣量： － － = 稀釋工序 工藝指標(biāo)： x3=%； r3=0； η3=%