【正文】 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，城市發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)牧漁業(yè)及旅游勝地，自然資源保護區(qū)等問題?，F(xiàn)已探明礦產(chǎn)地80余處，礦產(chǎn)29種，三氧化鎢（白鎢），%，為國內(nèi)同類型第二大礦，江西省第一大鎢礦。礦產(chǎn)資源潛在經(jīng)濟價值達1000億元以上（人民幣）。修水縣緊靠105國道，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。（3） 修水縣水資源充沛，氣候條件優(yōu)越。水資源豐富，河道眾多，自然落差大，雨量充沛，水利資源蘊藏量40萬千瓦，可開發(fā)量在20萬千瓦以上，人平均擁有水量6500立方米。（4） 修水縣電力資源豐富。目前，全縣有在建和已建電站163座，投產(chǎn)發(fā)電145座，利用民間資金和社會資本達6億元以上。（5） 修水縣工業(yè)企業(yè)發(fā)達，勞動力資源豐富。其中，礦業(yè)企業(yè)96戶，規(guī)模以上礦業(yè)企業(yè)11戶，眾多的工礦企業(yè)為APT廠的發(fā)展提供了有力的企業(yè)氛圍，可加強其他企業(yè)的協(xié)作與交流。為了充分發(fā)揮修水縣在土地、資源、區(qū)位方面的優(yōu)勢，決定在修水縣礦區(qū)建立APT廠。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：精礦分解、純化合物制取、金屬生產(chǎn)、高純致密稀有金屬生產(chǎn)。從白鎢精礦到仲鎢酸銨(APT)的生產(chǎn)過程有多方法，從總體上來說，礦物分解大致可以分為酸法和堿法兩類，凈化方法有經(jīng)典化學(xué)法、溶劑萃取法和離子交換法，再經(jīng)結(jié)晶生產(chǎn)出APT，綜合來講，應(yīng)用到生產(chǎn)中的有四種方法：（1） 白鎢酸法 白鎢酸法主要是用鹽酸將白鎢精礦分解，W以H2WO4的形式存在，并與雜質(zhì)初步分離，后將H2WO4進行氨溶，得到鎢酸銨溶液，再進行蒸發(fā)結(jié)晶，便可得到產(chǎn)品仲鎢酸銨。（3） 蘇打壓煮萃取法 蘇打壓煮萃取法是用蘇打與鎢精礦在高溫高壓下進行反應(yīng)，后凈化得到粗鎢酸鈉溶液，再利用有機溶劑萃取，最后進行蒸發(fā)結(jié)晶，便可得產(chǎn)品仲鎢酸銨。下面，我們對各個工藝流程進行選擇論證： 工藝流程的選擇與論證 鎢礦物原料分解工藝的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。從熱力學(xué)角度分析，在水溶液中無機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。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，目前未能進行大規(guī)模生產(chǎn)?，F(xiàn)將四種方法的基本原理、工藝流程、影響因素、主要優(yōu)缺點及工藝參數(shù)等介紹如下：[79] 苛性鈉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，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。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)+ Fe(OH)2(s) （21） MnWO4(s)+2NaOH(aq)== Na2WO4(aq)+ Mn(OH)2 (s) （22）白鎢礦：CaWO4(s)+2NaOH(aq)==Na2WO4(aq)+ Ca(OH)2(s) （23）上述反應(yīng)在25℃時的平衡常數(shù)Ka如表22所示。同時在處理黑鎢礦時，其浸出率隨著鈣含量的增高而迅速降低。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。傳統(tǒng)苛性鈉浸出工藝分為常壓攪拌浸出，高壓浸出，該工藝的特點如下：優(yōu)點： 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；3）堿用量少；4）浸出時間短。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)器中進行浸出。特別是在處理黑白鎢混合精礦時優(yōu)勢突出。缺點： 球磨筒用的耐高堿、高溫與機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。 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，從而實現(xiàn)鎢與雜質(zhì)的初步分離。由以上反應(yīng)的反應(yīng)平衡常數(shù)可知，用酸分解法不僅可處理白鎢精礦，也可處理黑鎢精礦，其特點主要有一下幾點：表23 鹽酸與白鎢礦、黑鎢礦反應(yīng)的熱力學(xué)平衡常數(shù)（25℃）反應(yīng)礦物Ka白鎢礦107鎢酸鐵104鎢酸錳108優(yōu)：1）工藝簡單，反應(yīng)溫度較低，生產(chǎn)成本低。當(dāng)處理低品位礦時, 則所得鎢酸需堿溶后再凈化處理,流程增長,相關(guān)指標(biāo)會下降；2）后續(xù)工藝流程較長，其氨溶或堿溶過程消耗化工原料，且渣中鎢含量較高，需進一步處理，造成工藝過程總的回收率降低；3）酸浸出過程污染嚴(yán)重，操作環(huán)境較差，浸出過程酸對設(shè)備有嚴(yán)重腐蝕，過程生成的氫氟酸也嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，使生產(chǎn)過程的設(shè)備難以選擇。其過程的實質(zhì)是在180～230℃條件下，[22]將鎢礦原料與蘇打溶液進行反應(yīng)，使鎢以Na2WO4形態(tài)進入溶液，而鈣、鐵、錳以碳酸鹽（鐵部分一氧化物）形態(tài)進入渣，過濾是鎢與鈣、鐵、錳等主要雜質(zhì)實現(xiàn)初步分離。蘇打高壓浸出的特點如下：其優(yōu)點：1）技術(shù)成熟，適用性廣，基本上能夠處理各種類型的礦石；2）溫度升高，有較高的鎢浸出率，而雜質(zhì)浸出率不會增加，處理能力大；缺點： 1）碳酸鈉的消耗量大，甚至更高。3）由于浸出液中濃度不能太高，因而設(shè)備利用系數(shù)小。它既適用于處理黑鎢精礦，也適用于處理白鎢精礦和黑白鎢混合的低品位礦物。蘇打燒結(jié)工藝的反應(yīng)是在高溫下進行的，其反應(yīng)速度很快，但由于Na2CO3和Na2WO4的熔點低，其共晶溫度則更低，不超過695℃，而燒結(jié)溫度為700～800℃，在燒結(jié)過程中為防止熔化、結(jié)爐，保證工藝能夠連續(xù)進行，爐料必須滿足一定配比關(guān)系，常采取的措施是加入返渣，將爐料中的WO3品位降低到20%左右。缺點：1）其流程長，金屬回收率較低，需要返渣，雜質(zhì)溶出率高，后續(xù)除雜工序負(fù)擔(dān)高；2）設(shè)備利用率低，生產(chǎn)效率低，原料和能源消耗高；3）操作環(huán)境差，Na2CO3和Na2WO4的熔點低，其共晶溫度更低，容易結(jié)爐。 氯化法氯化法是分解鎢礦物原料的有前途的方法之一，目前氯化法在鎢冶金中尚處于小規(guī)模生產(chǎn)階段。其分解過程化學(xué)反應(yīng)方程式為： FeWO4+5/2Cl2+C==FeCl3(或FeCl2)+WO2Cl2+CO2(或CO) （216） MnWO4和CaWO4與氯氣、碳的反應(yīng)與此類似。氟化法鎢礦物的氟化物浸出法是非常有前途的鎢礦石分解方法之一，它是用氟化物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的苛堿或蘇打浸出鎢礦的工藝[7]，其浸出過程和苛堿或蘇打的浸出過程相似，現(xiàn)在研究較多的浸出劑有NaF和+，浸出過程的反應(yīng)為：CaWO4(s)+2NaF(aq)== Na2WO4(aq)+ CaF2(s) 225℃時Kc= （217）CaWO4(s)+2NH4F(aq)== (NH4)2WO4(aq)+ CaF2(s) 20℃時Kc= （218）氟化物浸出工藝的特點：1）試劑用量小，溶出率高，溶出條件易于控制。3）所得到的溶液純凈，廢渣（）可利用。 鎢礦物原料分解工藝的論證本設(shè)計的車間年產(chǎn)APT1000t，屬于小規(guī)模生產(chǎn)。（2）機械活化堿分解（熱球磨）法：該方法將球磨和礦石分解二個工序合并，將磨礦過程對礦物的機械化活化作用、強烈攪拌作用及浸出時的化學(xué)反應(yīng)有機地結(jié)合在一起，使礦物在低堿用量下得到充分分解。但是對于白鎢精礦，與一些經(jīng)典的處理方案相比，它的優(yōu)勢并不明顯。所以對年產(chǎn)1000t APT的車間設(shè)計，此法并不是最理想的。（4）蘇打壓煮法：蘇打壓煮過程需要在高溫（190～230℃）和高壓（～）下進行，這么高的壓力在大型鎢冶煉廠不難解決，但對于我們這樣一個小規(guī)模生產(chǎn)廠來說，技術(shù)上難以支撐，而且蘇打的反應(yīng)時間比較長效率較低。所以，根據(jù)我們的生產(chǎn)規(guī)模以及實際情況，蘇打壓煮并不是最理想的方法。對苛性鈉浸出白鎢礦進行熱力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)平衡常數(shù)很小，分解率很低，但當(dāng)采用較高的溫度和堿度，并由一定量的添加劑存在的話，苛性鈉同樣可以分解白鎢礦，分解率能夠達到99%。所需要的溫度（150～180℃）和壓力（～1 MPa）也比蘇打浸出的要求低。可見，苛性鈉浸出是最理想的分解白鎢礦的方法。鎢礦石中伴生的雜質(zhì)，在分解過程中部分會與鎢一同進入Na2WO4溶液（或溶液）其中最常見也是最典型的有害雜質(zhì)元素有：磷、砷、硅、鉬等，其含量與分解條件、分解方法及分解過程使用的添加劑及其用量有關(guān)，對粗鎢酸鈉溶液而言，其中Si/～2%，As/～1%，Mo/～%，按現(xiàn)在生產(chǎn)工藝，要求凈化后的鎢酸鈉溶液的雜質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)為：Si%,As%,P%,Mo%,對生產(chǎn)高純仲鎢酸銨和三氧化鎢則要求更高。其目的，一方面是除去雜質(zhì)以保證產(chǎn)品的純度要求，并減少這些雜質(zhì)在后續(xù)工序中因雜多酸鹽的形成造成鎢的損失。目前工業(yè)上凈化粗鎢酸鈉的溶液以生產(chǎn)仲鎢酸銨的主要方法有：（1）經(jīng)典化學(xué)凈化法；（2）溶劑萃取法；（3）離子交換法對每類方法又有不同的工藝，應(yīng)當(dāng)指出，上述方法不能截然分開，它們之中的某些單元操作過程可以相互借用，溶劑萃取法工藝就利用了沉淀凈化法來除雜質(zhì)，實際生產(chǎn)應(yīng)根據(jù)原料的純度，對產(chǎn)品的要求及參考礦物原料的分解方法，將各種工藝有機地組合成合理流程。一般來說采用中和法除硅，即用酸或氯氣將溶液中和到pH=8～9，則Na2SiO3水解偏硅酸沉淀Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl （219）同時，在下一步用MgCl2除P、As、Si、F時，Si亦可進一步以MgSiO3形態(tài)沉淀除去。2）除磷、砷、氟在除磷、砷時，氟往往同時被除去。a. 磷（砷）酸鎂鹽法原理：2Na2HPO4+3MgCl2=Mg3（PO4）2+4NaCl+2HCl （220）MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2+2NaCl （221）b. 磷（砷）酸銨鎂法原理：控制pH=8～9時， Na2HPO4+MgCl2+NH4OH=MgNH4PO4+2NaCl+H2O （222） NaHAsO4+MgCl2+NH4OH=MgNH4AsO4+2NaCl+H2O （223）（2） 凈化除鉬原理：Na2MoO4+4NaHS=Na2MoS4+4NaOH （224）將溶液酸化至pH=～3，則Na2MoS4成MoS3沉淀： Na2MoS4+2HCl=MoS3+2NaCl+H2S （225）除鉬過程為在耐酸搪瓷反應(yīng)器內(nèi)將Na2WO4溶液加熱到70～80℃，加入按Mo量計算的理論量125～150%的NaHS，煮沸，用10—20%的稀鹽酸中和到pH=～3，～2h過濾，鉬可除去98～99%，～%。酸分解所得鎢酸一定要洗凈Ca2+及其他雜質(zhì)。國內(nèi)外多采用強堿性陰離子交換樹脂凈化鎢酸鈉溶液并轉(zhuǎn)型利用此項工藝，可同時完成凈化除磷、砷、硅、錫等雜質(zhì)，并將Na2WO4轉(zhuǎn)型成（NH4）2WO4兩項任務(wù)。各種陰離子對強堿性陰離子交換樹脂的相對親和力順序大致如下：SO42＞C2O42＞I＞NO3＞CrO4＞Br＞SCN＞Cl＞OH＞CH3COO＞F因此，在進行離子交換時，WO42，MoO42可優(yōu)先吸附在樹脂上，而與AsO4SiO32等離子分離，同時，通過淋洗過程還可進一步除去部分被同時吸附的雜質(zhì)，達到凈化提純的目的。用Cl型2017陰離子交換樹脂進行吸附，此時由于樹脂上Cl濃度大，溶液中Cl濃度小而發(fā)生反應(yīng)，使WO42被樹脂吸附，而AsO4PO43等離子難被吸附而大部分隨交后液排放。（3）解吸當(dāng)吸附有WO42的樹脂與濃的含Cl的溶液接觸，則Cl將被吸附的WO42置換，使之進入溶液。但在堿性溶液中，鎢酸根和鉬酸根的性質(zhì)相近，因此在離子交換過程中兩者行為相同，故本工藝基本不能除鉬。此外，近年用萃取法凈化鎢酸鈉溶液除鉬取得很大進展，凈化除磷、砷也有一定進展。2） NaWO4溶液在酸化至pH=2～4時，鎢酸根離子聚合成[HW6O21]5和[W12O39][H2W12O40]6。叔胺萃取時，由于pH=2～4的情況下，磷、砷、硅等雜質(zhì)都與鎢形成雜多酸陰離子，鉬的性質(zhì)與鎢相近。故它們都一道被萃入有機相，因此不能分離除去鉬。 凈化除雜工藝的論證下面對比各個方法的優(yōu)缺點，進而選出最合適的凈化除雜方法：（1）經(jīng)典化學(xué)凈化法。缺點：流程長，試劑量大，成本高；鎢回收率相對低，操作環(huán)境差。（2）萃取法優(yōu)點：比經(jīng)典法流程短，收率高；產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)能連續(xù)化。生產(chǎn)過程中，P，As，Si和Mo生成雜多酸，一起萃入有機相，不能夠除雜必然增加萃取之前或之后的處理工序。（3）離子交換法：優(yōu)點：除雜與轉(zhuǎn)型同時完成，流程短，成本低；鎢收率高，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，操作易于掌握，操作環(huán)境好。離子交換法是所有除雜工藝中流程最短的一個工藝，除雜與轉(zhuǎn)型能夠同時完成，操作非常方便。至于除鉬，隨著除鉬方法的問世，鎢鉬分離已不是問題，而且目前實驗室中已實現(xiàn)了離子交換一步法除P，As，Si，Mo雜質(zhì)。 除鉬工藝的選擇鎢、鉬分離一直是鎢鉬冶金工業(yè)的一大難題，由于鑭系收縮的影響, 鎢鉬離子半徑接近, 原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)都極其相似, 使得分離過程難度很大。該方法的主要原理就是利用鎢、鉬與形成硫代酸根離子性質(zhì)的差異, 在弱堿性介質(zhì)中鉬對硫離子的親和力較鎢大。缺點是：隨著三硫化鉬的沉淀,一部分鎢亦沉淀下來,溶液中的鉬含量愈大,其沉淀損失的鎢愈多。（2）鎢酸沉淀法鎢酸和鉬酸性質(zhì)上的重要差異是：鎢酸在水中和鹽酸中的溶解度遠遠小于鉬酸，且隨著溫度的升高,鉬酸溶解度增大。工業(yè)上經(jīng)典法生產(chǎn)三氧化鎢時, 在人造白鎢的酸分解工藝中, 提高鹽酸母液的濃度使生成的鉬酸溶解于酸液中,從而與鎢酸分離。 鉬不能從總的生產(chǎn)系統(tǒng)中排