【正文】 成本和效益計(jì)算 第七章 環(huán)境保護(hù) 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(jié)束語 參考文獻(xiàn) 外文資料 致謝 小論文 （ 2）設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 4 月 1 日～ 4 月 7 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)授受及課堂講解 4 月 8 日～ 4 月 29 日 冶金計(jì)算及主要設(shè)備選型計(jì)算 4 月 30 日～ 5 月 15 日 圖紙繪制： 設(shè)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(shè)計(jì)說明書編寫 主要參考文獻(xiàn)和書目： [1] 李洪桂 .稀有金屬冶金學(xué) [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(shè)備》編委會 . 濕法冶煉設(shè)備 (有色金屬冶煉設(shè)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(yùn)輸設(shè)計(jì)參考資料》編寫組 . 有色冶金企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)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(shè)備 [M].長沙：中南大學(xué)出版社， 2020. [9] 蔡祺風(fēng) . 有色冶金工廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [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(shù)的發(fā)展及比較 [J]. 稀有金屬與硬質(zhì)合 金2020， 12： 21～ 23. 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[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(shè)備 [J].中國科學(xué)基金 ,1997， 11（ 3） ： 210～ 212. 指導(dǎo)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(rèn)的鎢資源大國，也是 全球鎢生產(chǎn)和出口的第一大國。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個年產(chǎn) 5000 噸仲鎢酸銨（ APT）的工廠，其工藝設(shè)計(jì)采用目前國內(nèi)外較為先進(jìn)的離子交換工藝。同時對建廠進(jìn)行了簡單的經(jīng)濟(jì)評價，最后繪制了有關(guān)圖紙。 Ammonium paratungstate。 metallurgical plant design 目 錄 第一章 概述 ??????????? ?? ???????? ??? 1 國內(nèi)外仲鎢 酸銨生產(chǎn)工藝 述 ???????????? ?? 1 生產(chǎn)工藝流程圖及流程簡述 ?????? ????? ? ? ? 9 全流程金屬回 率 ?????????????? ??? ?? 11 產(chǎn)品種類及質(zhì)量 求 ?????????????? ??? ? 12 各工序主要工藝參數(shù)和技術(shù)要求 ??????????? 14 對原輔材料的技術(shù)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(diǎn)及要求 ?????????? 17 廠址的選擇應(yīng)另注意的問題 ?????????????? 17 廠址的對比與論證 ??????????? ?? ???? 17 第三章 冶金計(jì)算 ??????????? ?? ???????? 19 鎢精礦物相組成計(jì)算 ????????????????? 19 鎢渣的物相組成和化學(xué)成份計(jì)算 ????????? ?? 23 日、年物料平衡計(jì)算 ????????????????? 31 ????????????? 40 第四章 主要設(shè)備選型計(jì)算 ???????????????? 42 磨礦工序 ????????????????? ?????? 42 堿分解工序 ????? ?????? ?? ???? ? ?? 44 離子交換工序 ????????????????? 46 蒸發(fā)結(jié)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(jì)算 ????????????????? 54 第七章 環(huán)境保護(hù) ??????????????????? 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(jié)束語 ????????????????????? ?????? 62 參考文獻(xiàn) …………………………… …… …………………… …………… 63 外文資料 …………………………… …… …………………… ……… … 64 致謝 …………………………… …… ………………………… ……… …… 75 小論文 …………………………… …… …………………………………… 76 江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 概述 國內(nèi)外仲鎢酸銨生產(chǎn)工藝評述 為了獲得一 定純度的金屬鎢，應(yīng)首先保證鎢化合 物 的 純度 。為了得到高質(zhì)量的鎢產(chǎn)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(chǎn)方法歸結(jié)為以下 四類，即經(jīng)典 沉淀凈化法、溶劑萃取法、離子交換法和鎢酸氨溶結(jié)晶 法。 溶劑萃取法工藝中就利用了沉淀凈化法來除雜質(zhì)， 離子交換法工藝 中也可能采用人造 白鎢的方法來回收結(jié)晶母液中的WO3，而粗鎢酸氨溶凈化結(jié)晶法 與經(jīng)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(jīng)典 沉淀凈化 工藝 經(jīng)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(chǎn)鎢酸，由鎢酸制取鎢酸銨溶液 。 1 粗 Na2WO4溶液的凈化 根據(jù)工業(yè)實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)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(zhì)的鈣鹽會與鎢一起進(jìn)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(zhì)。該 方法 的特點(diǎn)是： 除磷、砷、硅一次進(jìn)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(dāng)凈化后接萃取時 )成氯氣，用氯作中和劑的優(yōu)點(diǎn)是 Cl2與 H20作用首先產(chǎn)生 HClO，后再分解得 HCl 中和溶液，屆均相反應(yīng)，故不易造成局部酸度過高。當(dāng)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(diǎn)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(zhì)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(yīng)器內(nèi)將 Na2WO4溶液加熱到 70～ 80℃，加入按Mo量計(jì)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(dāng)措施可除去 70～ 80%的 鉬 ，因此當(dāng)溶液中 Mo/W≈ ～ %左右時，不必進(jìn)行單獨(dú)的除鉬過程。此外還有絡(luò)合 均相沉淀法及銨鈉復(fù)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(jìn)行的。邊加 CaCl2溶液邊觀察沉淀情況， 當(dāng)溶液表面有少量白色泡沫時應(yīng)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(jī)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(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jù)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(yīng)釜中進(jìn)行。 溶劑萃取工藝 [1] 溶劑萃取法應(yīng)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(yīng)用 。認(rèn)為這是鎢的濕法冶金的新方向，日本東京鎢公司當(dāng)時的生產(chǎn)工藝由鎢酸鈉到鎢 酸銨這段也準(zhǔn)備采取萃取法。目前工業(yè)上應(yīng)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(zhì)上的差異選擇適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)萃取劑進(jìn)行鎢鉬 分離。 有機(jī)相中還包括 仲辛醇或 TBP 等改質(zhì)劑 ，煤油做稀釋劑。 用叔胺作萃取劑的工藝是將 Na2WO4用經(jīng)典方法除磷、砷、硅、鉬后，將純鎢酸鈉溶液調(diào)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(jī)相混合進(jìn)行萃取，萃余液含少量叔胺及其他有機(jī)物和硫酸鹽等經(jīng)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(chǎn) 100t WO3的半工業(yè)實(shí)驗(yàn)表明，強(qiáng)化反萃取過程的傳質(zhì)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(diǎn)是僅能實(shí)現(xiàn) Na2WO4溶液轉(zhuǎn)型 成 (NH4)2WO4溶液，萃取過程不能同時除去 P、 As、 Si 和 Mo 等雜質(zhì)。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(fèi)用增加。 80 年代 俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院，在工業(yè)試驗(yàn)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(zhì)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(zhuǎn)型時同時除雜質(zhì)，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(jī)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(zhì) 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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，另外萃取工藝還具回收率高，除雜效果好，產(chǎn)品質(zhì)量易于保障，對精礦適應(yīng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。萃取工序有機(jī)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(shù)目，加大了技術(shù)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(yīng)的過 氧陰離子。 一 般鉬的萃取率達(dá) 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(shù)基于在弱酸性介質(zhì)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(zhuǎn)化為 MoO22+，即溶液中有部分 MoO22+平 衡存在。繼續(xù)產(chǎn)生 MoO22+ ， 并進(jìn)而被萃取到有機(jī)相 ，直到完全解聚，鉬基本上被完全萃取為止。反應(yīng)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(jīng)多級逆流萃取，鉬的萃取率達(dá) 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(shù)達(dá) 1100～ 5000，在單級萃取中， 鉬的萃取率達(dá) 90％以上。 其中在我國應(yīng)用最廣泛的是 用 強(qiáng)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。 1 用強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂凈化 粗 鎢酸鈉溶液并轉(zhuǎn)型 本工藝可同時完成凈化除砷、磷、硅、錫等雜質(zhì)并將 Na2WO4轉(zhuǎn)型成 (NH4)2WO4江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 兩項(xiàng)任務(wù)，除雜主要是基于 水溶液中各種陰離子對強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的親和力不同