【正文】 成本和效益計算 第七章 環(huán)境保護 廢渣綜合治理與利用 廢水綜合治理與利用 廢氣綜合治理與利用 結束語 參考文獻 外文資料 致謝 小論文 （ 2）設計進度安排 4 月 1 日～ 4 月 7 日 畢業(yè)設計任務授受及課堂講解 4 月 8 日～ 4 月 29 日 冶金計算及主要設備選型計算 4 月 30 日～ 5 月 15 日 圖紙繪制： 設備連接圖 離子交換柱零部 件及總裝配圖 四個車間的平面配置圖 5 月 16 日～ 5 月 25 日 畢業(yè)設計說明書編寫 主要參考文獻和書目： [1] 李洪桂 .稀有金屬冶金學 [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1990. [2] 《稀有金屬手冊》編輯委員會 . 稀有金屬手冊上冊 .北京：冶金工業(yè)出版社 , 1992. [3] 張啟修，趙秦生 .鎢鉬冶金 [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 2020. [4] 朱屯 .萃取與離子交換 [M]. 北京：冶金工業(yè)出版社 , 2020. [5] 《稀有金屬手冊》編輯委員會 . 稀有金屬手冊下冊 .北京：冶 金工業(yè)出版社 , 1995. [6] 《有色金屬冶煉設備》編委會 . 濕法冶煉設備 (有色金屬冶煉設備 第二卷 ). 北京：冶金工業(yè)出版社 , 1993. [7] 《有色冶金企業(yè)總圖運輸設計參考資料》編寫組 . 有色冶金企業(yè)總圖運輸設計參考資料 [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1981. [8] 唐謨堂 等 . 濕法冶金設備 [M].長沙：中南大學出版社， 2020. [9] 蔡祺風 . 有色冶金工廠設計基礎 [M]. 北京：冶金工業(yè)出版社 ， 1991 [10] 崔佳娜 . 我國鎢冶煉工藝技術的發(fā)展及比較 [J]. 稀有金屬與硬質合 金2020， 12： 21～ 23. [11] 李洪桂，等 .適應鎢資源形式的變化開拓鎢冶金的新工藝 [J]. 中國鎢業(yè)， 1999， 14（ 5～ 6）： 136～ 139. [12] 夏慶林 .白鎢礦低壓堿分解工業(yè)試驗與應用 [J]. 中國鎢業(yè) , 2020， 4： 7～40. [13] 方奇 .苛性鈉壓煮法分解白鎢礦 [J]. 中國鎢業(yè) , 2020， 16（ 5～ 6） ： 80～81. [14] 李洪桂，等 .白鎢精礦與黑白鎢礦混合礦堿分解的方法與設備 [J].中國科學基金 ,1997， 11（ 3） ： 210～ 212. 指導教師審核意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 摘 要 我國是全世界公認的鎢資源大國，也是 全球鎢生產和出口的第一大國。本設計的任務是設計一個年產 5000 噸仲鎢酸銨（ APT）的工廠，其工藝設計采用目前國內外較為先進的離子交換工藝。同時對建廠進行了簡單的經濟評價，最后繪制了有關圖紙。 Ammonium paratungstate。 metallurgical plant design 目 錄 第一章 概述 ??????????? ?? ???????? ??? 1 國內外仲鎢 酸銨生產工藝 述 ???????????? ?? 1 生產工藝流程圖及流程簡述 ?????? ????? ? ? ? 9 全流程金屬回 率 ?????????????? ??? ?? 11 產品種類及質量 求 ?????????????? ??? ? 12 各工序主要工藝參數和技術要求 ??????????? 14 對原輔材料的技術要求 ?????? ???????? 15 第二章 廠區(qū)、廠址選擇與論證 ??????????? ?? 16 ??????????? ?? 16 有色冶金工廠廠址選擇的基本原則 ?????????? 16 有色冶金廠廠址選擇的特點及要求 ?????????? 17 廠址的選擇應另注意的問題 ?????????????? 17 廠址的對比與論證 ??????????? ?? ???? 17 第三章 冶金計算 ??????????? ?? ???????? 19 鎢精礦物相組成計算 ????????????????? 19 鎢渣的物相組成和化學成份計算 ????????? ?? 23 日、年物料平衡計算 ????????????????? 31 ????????????? 40 第四章 主要設備選型計算 ???????????????? 42 磨礦工序 ????????????????? ?????? 42 堿分解工序 ????? ?????? ?? ???? ? ?? 44 離子交換工序 ????????????????? 46 蒸發(fā)結晶工序 ????????????????? 49 干燥包裝程序 ????????????????? 50 第五章 勞動定員 ????????????????? ??? 53 第六章 成本和效益估算 ????????????????? 54 已知條件 ????????????????? ??? 54 成本和效益計算 ????????????????? 54 第七章 環(huán)境保護 ??????????????????? 55 廢渣綜合治理與利用 ????????????????? 55 廢水綜合治理與利用 ????????????????? 60 廢氣綜合治理與利用 ????????????????? 60 結束語 ????????????????????? ?????? 62 參考文獻 …………………………… …… …………………… …………… 63 外文資料 …………………………… …… …………………… ……… … 64 致謝 …………………………… …… ………………………… ……… …… 75 小論文 …………………………… …… …………………………………… 76 江西理工大學 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 1 第一章 概述 國內外仲鎢酸銨生產工藝評述 為了獲得一 定純度的金屬鎢，應首先保證鎢化合 物 的 純度 。為了得到高質量的鎢產品，對純鎢化合物的純度要求越來越高。 可以將目前工業(yè)上采用的生產方法歸結為以下 四類，即經典 沉淀凈化法、溶劑萃取法、離子交換法和鎢酸氨溶結晶 法。 溶劑萃取法工藝中就利用了沉淀凈化法來除雜質， 離子交換法工藝 中也可能采用人造 白鎢的方法來回收結晶母液中的WO3，而粗鎢酸氨溶凈化結晶法 與經典沉淀凈化法中人造白鎢酸分解后制取 APT的流程大體相同。 經典 沉淀凈化 工藝 經典沉淀凈化工藝 制備 仲鎢酸銨 的流程較長，主要步驟為粗鎢酸鈉溶液的凈化 ，從凈化后的鎢酸鈉溶液中生產鎢酸，由鎢酸制取鎢酸銨溶液 。 1 粗 Na2WO4溶液的凈化 根據工業(yè)實踐積累的經驗來看 ，用酸直接中和 Na2WO4溶液所得的 鎢酸難以洗滌過濾，且鎢酸含鈉高。由于 硅、磷、砷等雜質的鈣鹽會與鎢一起進入人造白鎢中，在沉淀白鎢之前，必須先凈化除去 硅、磷、砷、鉬等雜質。該 方法 的特點是： 除磷、砷、硅一次進行， 凈化過程中不加入氨和氯化銨。中和劑可用稀鹽酸 (鹽酸 ∶ 水＝ 1∶ 3)或 稀硫酸 (當凈化后接萃取時 )成氯氣，用氯作中和劑的優(yōu)點是 Cl2與 H20作用首先產生 HClO，后再分解得 HCl 中和溶液，屆均相反應，故不易造成局部酸度過高。當用鹽酸或硫酸作中和劑時，往往還要加氧化劑使 AsO33— 氧化。 該方法的特點為：除硅與除磷砷分兩步完成 。 中和后期所用中和劑為 NH4Cl；中和除硅后過濾，濾波再加 MgCl2除磷砷； 磷 (砷 )酸銨鎂鹽沉淀時一般不加熱。故一般只需控制 除砷合格，則其他的雜質除去率也能合格。另外所用的化工材料 NH4Cl 較貴。 B 凈化除鉬 除鉬的過程為：在耐酸搪瓷反應器內將 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 ～3，煮沸 ～ 2h后過濾，鉬可除去 98～ 99%，溶液中鋁可降到 ～ 。 本工藝往往由于析出 H2S而使工業(yè)衛(wèi)生條件差，考慮到人造白鎢分解時，采取適當措施可除去 70～ 80%的 鉬 ，因此當溶液中 Mo/W≈ ～ %左右時，不必進行單獨的除鉬過程。此外還有絡合 均相沉淀法及銨鈉復鹽沉淀法 等多中方法。 A 人造白鎢的沉淀 沉淀人造白鎢的 作業(yè)是在鋼制蒸汽加熱攪拌糟中進行的。邊加 CaCl2溶液邊觀察沉淀情況， 當溶液表面有少量白色泡沫時應停止加 CaCl2溶液 ，然后煮沸并保溫 左右， 澄清取樣分析母液中 WO3含量，如低于 ,即可將上清夜虹吸出，底漿用真空過濾器或板框壓濾機過濾洗滌即得人造白鎢，此工序的鎢回收率一般為 99%～ %，江西理工大學 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 4 母液中 WO3含量在 ～ 。 先將工業(yè)鹽酸加熱后，人造白鎢漿料慢慢加入并不斷 攪拌，根據情況加入氧化劑，控制最終酸度為 90～ 110 g/L。 氨溶過程通常在密閉的搪瓷反應釜中進行。 溶劑萃取工藝 [1] 溶劑萃取法應用于鎢冶金工藝始于 1959 年 ， 最初在 美國的碳化物公司 得到工業(yè) 應用 。認為這是鎢的濕法冶金的新方向，日本東京鎢公司當時的生產工藝由鎢酸鈉到鎢 酸銨這段也準備采取萃取法。目前工業(yè)上應用 萃取工藝 主要是用以從純 Na2WO4溶液中制取 (NH4)2 WO4 溶液 。此外，萃取法還用于鎢酸鈉溶液凈化除鉬和凈化除磷、砷。三是利用鎢鉬性質上的差異選擇適當的有機萃取劑進行鎢鉬 分離。 有機相中還包括 仲辛醇或 TBP 等改質劑 ，煤油做稀釋劑。 用叔胺作萃取劑的工藝是將 Na2WO4用經典方法除磷、砷、硅、鉬后，將純鎢酸鈉溶液調整酸度至 ～ 4(一般用硫化物沉 淀除鉬后的溶液其 pH 已 2～ 3)，然后與已酸化的有機相混合進行萃取，萃余液含少量叔胺及其他有機物和硫酸鹽等經處理后 排放。 雖然叔胺萃取效果比較好，但都限于低濃度范圍。年產 100t WO3的半工業(yè)實驗表明，強化反萃取過程的傳質和降低酸濃度是 克服反萃取過程中形成 APT 的有效方法。 叔胺萃取的缺點是僅能實現 Na2WO4溶液轉型 成 (NH4)2WO4溶液，萃取過程不能同時除去 P、 As、 Si 和 Mo 等雜質。這將惡化勞動環(huán)境并造成萃余液酸 性 排放的環(huán)保治理費用增加。 80 年代 俄羅斯科學院西伯利亞分院，在工業(yè)試驗規(guī)模 研究成 功了直接從鎢酸鈉的蘇打溶液中萃鎢分離 磷、砷、硅雜質的工藝。 萃余液返回浸出鎢礦，其與酸 性 萃鎢工藝相比在保持相同萃取率的條件下即節(jié)約了電耗又減少了廢液排放量 ， 在 萃取轉型時同時除雜質，磷、砷、硅除去率 97％以 上。 該工藝存在兩個閉路循環(huán)系統(tǒng)，即水相閉路循環(huán)和有機相閉路循環(huán)。整個工序既無酸耗且?guī)缀鯖]有廢液排出；萃取同 時除去 了陰離子雜質 P、As、 Si、 F等，使其在回收堿 的過程中以沉淀渣的形式排出而與鎢分離。 此法與傳統(tǒng)方法相比，使工藝流程縮短， 成本降低，由于連續(xù)化，易于實現計算機控制，另外萃取工藝還具回收率高，除雜效果好，產品質量易于保障，對精礦適應強等優(yōu)點。萃取工序有機相的蒸發(fā) ,影響工人的身體健康 ,目前尚無理想的治理方法。 這些諸多要求增加了一次性投資數目，加大了技術上的難度。 (1)Mo+6 、 W+6／ H2 O2/TBP 體系：該工藝基于 H202能破壞鎢鉬雜多酸離子，使鎢鉬分別生成相應的過 氧陰離子。 一 般鉬的萃取率達 96％～ 98％， 可從含鉬 ％～ ％ 的鎢酸中制得含鉬小于 ％的 APT。則分配比由 降到，為此 A． 酯 (DAMP)代替 TBP。 (2)Mo+ W+6/EDTA／ D2EHPA 萃取體系：該技術基于在弱酸性介質中 (pH＜ 3)鉬的同多酸根離子及鎢鉬雜多酸根離子發(fā)生部分解聚，鉬部分轉化為 MoO22+，即溶液中有部分 MoO22+平 衡存在。繼續(xù)產生 MoO22+ ， 并進而被萃取到有機相 ，直到完全解聚，鉬基本上被完全萃取為止。反應過程速度緩慢。 EDTA 與鉬的摩爾比為2，在 40％ TBP— 10％仲 辛醇 — 50％煤油體系中，經多級逆流萃取，鉬的萃取率達 96％ ～ 98％，而鎢的萃取率小于 1％。而鎢則留在水相中，采用堿性次氯酸鈉溶液作反萃劑。此時鎢鉬的分離系數達 1100～ 5000，在單級萃取中， 鉬的萃取率達 90％以上。 其中在我國應用最廣泛的是 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)結晶、干燥包裝。 1 用強堿性陰離子交換樹脂凈化 粗 鎢酸鈉溶液并轉型 本工藝可同時完成凈化除砷、磷、硅、錫等雜質并將 Na2WO4轉型成 (NH4)2WO4江西理工大學 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 7 兩項任務，除雜主要是基于 水溶液中各種陰離子對強堿性陰離子交換樹脂的親和力不同