【導(dǎo)讀】按照一般有色冶金生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)的步驟，文章首先介紹了鎢行業(yè)的概況、政策及面臨的問題；結(jié)合原料特征，通過對APT整個工藝過程生產(chǎn)方法的比較，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。

　　

【正文】 與研究工作，開發(fā)低污染、低成本而又高效的鎢礦選礦工藝和選礦藥劑， 提高鎢礦選礦工藝指標(biāo)，尋找污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)藥劑的替代品。 建立專門的廢鎢資源研究機(jī)構(gòu)，促進(jìn)二次鎢資源的再生利用。借鑒西方國家重視鎢廢料回收利用的經(jīng)驗(yàn)，研究開發(fā)低成本、高質(zhì)量、高品位和高純度的回收鎢技術(shù)，加強(qiáng)我國鎢廢料回收工作，變資源優(yōu)勢為技術(shù)優(yōu)勢。 建立鎢礦資源儲備機(jī)制，具有重要戰(zhàn)略意義。鎢資源實(shí)施資源儲備和產(chǎn)品儲備儲備機(jī)制是一種宏觀的、間接的市場調(diào)節(jié)政策。實(shí)行儲備機(jī)制的運(yùn)行成本低，調(diào)控效果顯著，可以在短時期內(nèi)發(fā)揮作用，且具有較大的政策彈性，對市場相關(guān)利益主體的影響較為溫和。將儲備政策與其他產(chǎn)業(yè)政策配 合實(shí)施，可以有效地規(guī)年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì) 15 范鎢產(chǎn)品市場的生產(chǎn)經(jīng)營秩序，促進(jìn)鎢資源的綜合開發(fā)、利用和鎢產(chǎn)業(yè)的長期、 健康發(fā)展。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 目的 設(shè)計(jì)年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間 原料 黑白鎢混合礦，其中含 WO3 47%， Ca %， P %， As %， SiO2 %，Mo % 產(chǎn)品要求 產(chǎn)品 APT 符合國標(biāo) GB10116880 級標(biāo)準(zhǔn) 廠址選擇 廠址的選擇是設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，對工業(yè)企業(yè)的建設(shè)速度、建廠投資、生產(chǎn)發(fā)展、 經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)及工農(nóng)關(guān)系等具有重要意義，因此要根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)計(jì)劃和工業(yè)布局的要求進(jìn)行。廠址選擇的適當(dāng)與否，一方面很大程度上影響了建廠初期的投資，基建速度，以及建廠后的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面影響了工廠的擴(kuò)建程度和長期建設(shè)效果，以及工廠配套設(shè)施的建設(shè)。因此，謹(jǐn)慎論證，盡量選擇一處合理的地區(qū)建廠是非常重要的。 [4] 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)安排好三廢處理場地和廢渣堆放場地；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)等問題。 基于以上的條件和對鎢礦的分布狀況，我們選擇在江西贛州市全南縣建該年產(chǎn) 8000t APT 工廠。理由如下 [5]： 年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì) 16 （ 1） 全南縣鎢礦儲量大、品位 高、易開采，全縣 WO3 已探明儲量達(dá) 萬噸，還有為探測的鎢礦 （ 2） 贛州市位于中國江西省南部，毗鄰廣東、福建、湖南，地處中亞熱帶南緣，境內(nèi)河流密布，山清水秀，森林覆蓋率高達(dá) %。同時贛州區(qū)位優(yōu)越，交通便捷，擁有 ―一縱一橫 ‖的鐵路干線、 ―二縱二橫二聯(lián) ‖的高速公路、 ―三縱三橫 ‖的國道省道干線和一個民航機(jī)場，是我國珠江三角洲、閩南三角區(qū)的直接腹地和內(nèi)地通向東南沿海的重要通道。 全南縣東鄰京九鐵路、 105 國道，西傍京珠高速、 106 國道，與贛粵、京珠高速公路的連接線按國家二級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)全面貫通?？h 城至廣州 260 公里、至東莞 320 公里、至深圳 380 公里，處在珠三角四小時交通圈內(nèi)，人流、物流朝發(fā)午至，來去快捷方便。 這對原料及產(chǎn)品的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)提供了良好的條件。 （ 3） 全南自然資源豐富。擁有山林 191 萬畝，森林覆蓋率達(dá) 80%，是南方48 個重點(diǎn)林業(yè)縣之一；全國首批初級電氣化達(dá)標(biāo)縣；水域面積 165 平方公里，水能蘊(yùn)藏量 萬千瓦，現(xiàn)有裝機(jī)容量 萬千瓦；地理氣候條件獨(dú)特，境內(nèi)平均海拔 360 米，年平均氣溫 攝氏度，雨量充沛，光照充足，晝夜溫差大，無霜期長。 （ 4） 全南縣總?cè)丝? 萬人 ,其中非農(nóng)業(yè)人口 萬人 ,人口自然增長率%。 查看 2021 城鄉(xiāng)鎮(zhèn) 17338 人 年末總戶數(shù) 12405 戶 ,總?cè)丝?47565 人、其中 ,農(nóng)業(yè)人口 30227 人 (農(nóng)村勞動力 16000 人 ),非農(nóng)業(yè)人口 17338 人。其中有 2 萬多剩余勞動力，勞動力資源豐富。 年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì) 17 第二章 工藝流程的選擇與論證 概論 稀有金屬生產(chǎn)流程各不相同，但一般說來其生產(chǎn)過程都經(jīng)歷以下四個階段： 1） 精礦分解 在精礦中稀有金屬往往與其伴生元素形成牢固的化合物，如白鎢精礦中鎢就是以穩(wěn)定的 CaWO4形態(tài)存在。精礦 分解的任務(wù)就是利用化學(xué)試劑將這種穩(wěn)定化合物破壞，并使稀有金屬與伴生元素初步分離。 2） 純化合物制取 由于稀有金屬性質(zhì)活潑，其化合物較穩(wěn)定，故將這些化合物還原成金屬往往需很強(qiáng)的還原性氣氛。在這樣的還原氣氛下，如果夾雜有其它元素化合物，則它們也會被還原并成雜質(zhì)進(jìn)入稀有金屬，故在將稀有金屬化合物還原成金屬以前一定要將它們提純，以保護(hù)產(chǎn)出的金屬的純度，同時也有利于有價(jià)元素的綜合回收。 純化合物的制取一方面包括除去有害雜質(zhì)，另一方面也包括將共生的各種性質(zhì)相近的稀有金屬相互分離。 3） 金屬生產(chǎn) 即用還 原法、電解法或熱離解法從上述純化合物制得金屬。對熔點(diǎn)較高的稀有金屬而言，往往得到其粉末或海綿體。 4） 高純致密稀有金屬生產(chǎn) 即根據(jù)用戶的要求將稀有金屬的粉末或海綿體制得致密金屬，對某些用戶而言還要求將其進(jìn)一步提純。 在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的目的是制備 粗鎢酸鈉溶液 ，而 鎢酸鈉溶液 是仲鎢酸銨生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)品，也就是說，本設(shè)計(jì)任務(wù)的生產(chǎn)流程只包括精礦分解。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 鎢精礦分解方法有火法和濕法?，F(xiàn)在多采用濕法，濕法分為堿分解法和酸分解法兩類。 鎢礦分解工藝流程的選擇與論證 冶金工藝流程是指從單一的 礦物原料或復(fù)雜的礦物原料經(jīng)過若干工序加工成產(chǎn)品的過程，因此工藝流程的選擇，實(shí)質(zhì)上就是生產(chǎn)方法及生產(chǎn)工藝路線的選擇。所選工藝流程在技術(shù)上是否先進(jìn)可靠，經(jīng)濟(jì)上是否合理，將直接關(guān)系到企業(yè)的投資水平和建成的生產(chǎn)水平、經(jīng)濟(jì)效果乃至工廠的發(fā)展。因此，工藝流程的選年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì) 18 擇是一項(xiàng)十分重要的工作。 （ 1）所選工藝流程對原料有較強(qiáng)的針對性，能使產(chǎn)品具有可變性和多樣性，不致因原料成分有所變化而影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量； （ 2）所選工藝流程，應(yīng)在確保產(chǎn)品符合國家及市場需求的前提下，能充分利用 原料中各有價(jià)元素并獲得最高的金屬回收率、設(shè)備利用率、勞動生產(chǎn)率，能有效得進(jìn)行 ―三廢 ‖治理，保護(hù)環(huán)境，能簡化工藝，縮短流程，降低能耗，從而節(jié)省投資，降低成本； （ 3）所選工藝流程在技術(shù)上要先進(jìn)可靠，采用的裝備及材料易于加工制造、檢修、維護(hù)和就地解決，在資金許可的條件下，盡可能采用現(xiàn)代化生產(chǎn)手段，提高技術(shù)水平，減輕勞動強(qiáng)度，改善管理水平； （ 4）應(yīng)能做到投資省、占地面積少、建設(shè)期短、投資后經(jīng)濟(jì)效益大、利潤高。 鎢礦的分解工藝流程選擇 鎢礦石分解是鎢冶煉工藝的主要工序之一，分解技術(shù)的發(fā) 展直接影響鎢冶煉過程原料的選擇和整個工藝流程的選擇和發(fā)展。所以根據(jù)情況選擇一個適合的生產(chǎn)工藝流程是必要的。 鎢精礦分解方法有火法和濕法?，F(xiàn)在多采用濕法，濕法分為堿分解法和酸分解法兩類。 鎢礦物原料主要是黑鎢礦、白鎢礦及混合礦。 從熱力學(xué)角度分析，在水溶液中無機(jī)酸和堿都能分解鎢礦物，堿金屬的碳酸鹽、氟化物和磷酸鹽溶液亦能分解鎢礦物，但考慮到動力學(xué)條件及工業(yè)上的可行性因素，實(shí)際中常用方法主要有：蘇打高壓浸出法、苛性鈉浸出法、酸分解法、蘇打高溫?zé)Y(jié) —水浸法。但是蘇打燒結(jié)法由于其流程長，能耗高，回收率低等缺點(diǎn)，現(xiàn)已 被淘汰。 此外，高溫氯化法及氟化法亦呈現(xiàn)出較好的發(fā)展前景，但未形成工業(yè)規(guī)模。熱球磨堿浸法流程短，可以獲得高的 WO3浸出率，但是，此方法為分批間歇性操作，且由于設(shè)備承受能力有限，目前未能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。 幾種主要的分解方法的對比，見表 21 表 21各種鎢礦分解工藝技術(shù)條件 年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì) 19 種類及品位 溫度 /℃ 壓力/Mpa 試劑用量 時間 /h 分解率 苛性鈉壓煮 黑鎢精礦 (Ca2%) 150180 2 鹽酸分解 優(yōu)質(zhì)白鎢精礦 105 常壓 蘇打高壓浸出 白鎢精礦 225 4 白鎢中礦 (WO345%) 250 4 ﹤ 混合中礦 (WO358%) 225 4 蘇打燒結(jié) 白鎢精礦 800900 高鈣黑鎢精礦(Ca2%) 800900 混合中礦(%) 800900 根據(jù)上表可看出，幾種方法各有千秋，現(xiàn)逐一進(jìn)行說明： 1） 苛性鈉加壓浸 出法 苛性鈉浸出法在我國鎢冶煉廠被廣泛采用，也是當(dāng)前工業(yè)上分解黑鎢精礦的主要方法 [6]，同時在堿過量系數(shù)大、加入某些添加劑的情況下，苛性鈉浸出法也可分解黑白鎢混合礦，甚至白鎢精礦。它是用氫氧化鈉溶液作為分解劑，使鎢礦物中的鎢發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而變成可溶于水的鎢酸鈉溶液而與大量不溶性雜質(zhì)分離的分解過程。熱力學(xué)分析其分解過程的反應(yīng)為： 黑鎢礦： FeWO4(s)+2NaOH(aq)= Na2WO4(aq)+ FeO(s)F+H2O （ 高于 120℃ ） FeWO4(s)+2NaOH(aq)= Na2WO4(aq)+ Fe(OH)2(s) （ 低于 120℃ ） MnWO4(s)+2NaOH(aq)= Na2WO4(aq)+ Mn(OH)2 (s) 白鎢礦 ： CaWO4(s)+2NaOH(aq)=Na2WO4(aq)+ Ca(OH)2(s) 而上述反應(yīng)在 25℃ 時的 Ka值（平衡常數(shù)）分別為 [7]： 。由年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì) 20 此可見 ，黑鎢礦適合用苛性鈉分解，而白鎢礦卻很難。 圖 21 苛性鈉 浸出法處理鎢精礦的原則流程 研究表明，氫氧化鈉的活度系數(shù)隨著它濃度的增加而迅速增加，因此在NaOH 濃度較高時，白鎢礦反應(yīng)的濃度平衡常數(shù)可能較大。故在較高溫度和適當(dāng)過量的 NaOH 條件下，白鎢礦是可以被苛性鈉浸出的。根據(jù)基礎(chǔ)理論知識可知，在工業(yè)上為保證鎢礦物原料的苛性堿分解有足夠的浸出率，應(yīng)有足夠高的溫度，但當(dāng)溫度超過溶液的沸點(diǎn)時，應(yīng)在高壓下工作；有足夠的堿用量和高的堿濃度（特別在處理白鎢礦或黑鎢礦混合物時），堿濃度的升高對鎢礦物的浸出過 程有著多重的有利影響：它使反應(yīng)的 Ka 值增加，使反應(yīng)速度加快，使溶液的沸點(diǎn)升高，即允許在較高的溫度下工作；原料有較細(xì)的粒度；最好能運(yùn)用機(jī)械活化等強(qiáng)化手段。 苛性鈉浸出工藝分為常壓攪拌浸出，高壓浸出和機(jī)械活化熱球磨浸出等工藝。 常壓攪拌浸出和高壓浸出工藝為傳統(tǒng)苛性堿分解工藝的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）能夠解決我國當(dāng)前以黑鎢礦為主的黑白混合鎢礦的處理現(xiàn)狀； （ 2）設(shè)備簡單，易于操作，適合中小冶煉廠采用。 缺點(diǎn)： （ 1）流程太長，在各種分解工藝中，它的流程最長。難以處理以白鎢礦為主的混合 礦物； （ 2）回收率低，若考慮細(xì)磨濃縮結(jié)晶等過程的損失，由礦到粗鎢酸鈉溶液的總回收率難以達(dá)到 95%； （ 3）能耗高，若用高壓浸出，能耗更高，浸出成本高； （ 4）堿用量大，環(huán)境污染嚴(yán)重。 機(jī)械活化堿分解法 [8]是近十幾年來我國首創(chuàng)的一種分解方法，它是借鑒機(jī)械活化技術(shù)，在傳統(tǒng)苛性鈉分解工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新工藝。它是將鎢精礦原料不經(jīng)預(yù)磨礦直接與堿溶液一道加入到熱球磨反應(yīng)器中進(jìn)行浸出。它能在低堿耗、短時間內(nèi)得到較高的浸出率。特別是在處理黑白鎢混合精礦中具有很大優(yōu)勢。 機(jī)械活化堿浸出 的工藝特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）對原料適應(yīng)性廣，對于白鎢礦或含鈣高的體系，可添加 Na3PO4提高分解率并防止可逆反應(yīng)造成的鎢損失，因此能有效處理包括黑鎢精礦、低品位黑白鎢混合礦在內(nèi)的各種鎢礦物原料； （ 2）流程短，對任何原料都不用預(yù)磨礦，即省去了常壓攪拌浸出工藝及高年產(chǎn) 8000 噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì) 21 壓浸出工藝中必不可少的磨礦過程。特別是在處理黑白混合精礦時，常壓攪拌及高壓浸出工藝堿用量大，浸出液中堿含量高，須經(jīng)濃縮結(jié)晶回收堿工序后才能接凈化過程。而本工藝堿用量少，堿可不必回收； （ 3）回收率高，雜質(zhì)浸出率低，能耗低。 缺 點(diǎn)： 球磨筒用的耐高堿、高溫與機(jī)械沖擊的抗磨材料昂貴，浸出設(shè)備一次投資大，生產(chǎn)規(guī)模小。 2） 酸分解法 酸分解法是目前工業(yè)上處理白鎢精礦的主要方法，它應(yīng)用鹽酸或硝酸與鎢精礦反應(yīng)生成不溶于酸的鎢酸和可溶于酸的大部分雜質(zhì)氯化鹽或硝酸鹽，從而實(shí)現(xiàn)鎢與雜質(zhì)的初