钨精矿碳酸钠烧结分解(decomposition of tungsten concentrate by sodium carbonate sintering)

钨精矿和碳酸钠在高温下发生烧结或熔合并产生复分解反应，生成水溶性的钨酸钠而和大量不溶性杂质分离的钨精矿分解方法。本法适用于黑钨精矿和白钨精矿的分解。

原理    

黑钨精矿中的钨酸铁(FeWO₄)或钨酸锰(MnWO₄)在高温下与碳酸钠(苏打)作用转变成可溶的钨酸钠：

2FeWO₄+2Na₂CO₃+1/2O₂=2Na₂WO₄+Fe₂O₃+2CO₂↑

3MnWO₄+3Na₂CO₃+1/2O₂=3Na₂WO₄+Mn₃O₄+3CO₂↑

白钨精矿在添加二氧化硅下与碳酸钠反应，有利于提高后续的钨的浸出率。反应为：

CaWO₄+Na₂CO₃+1/2SiO₂=Na2WO₄+1/2Ca₂SiO₄+CO₂↑

CaWO₄+Na₂CO₃+SiO₂=Na2WO₄+CaSiO₃+CO₂↑

试验表明，在工业生产条件下，主要以前一反应进行。

在钨精矿碳酸钠烧结过程中，钨精矿中的硅、磷、砷、钼等杂质同时与碳酸钠发生反应生成相应的钠盐：

SiO₂+Na₂CO₃=Na₂SiO₃+CO₂↑

Ca₃(PO₄)₂+3Na₂CO₃=2Na₃PO₄+3CaCO₃

As₂S₃+6Na₂CO₃+7O₂=2Na₃AsO₄+3Na₂SO₄+6CO₂↑

MoS₂+3Na₂CO₃+9/2O₂=Na₂MoO₄+Na₂SO₄+3CO₂↑

CaMoO₄+Na₂CO₃=Na₂MoO₄+CaCO₃

在烧结料浸出过程中，硅、磷、砷、钼等的钠盐和钨酸钠一道进入溶液。

工艺    

钨精矿碳酸钠烧结和棒磨浸出工艺流程如图1，主要由炉料配制，烧结和棒磨浸出作业组成。

炉料配制    

影响钨精矿碳酸钠烧结分解效果的主要因素之一是配料的准确性。为使烧结过程能在回转窑中实现连续化，避免烧结料结瘤，在配料中要加入一定数量的烧结钨渣，使炉料含三氧化钨在18％～22％之间。

黑钨精矿经球瞻破碎至-0.124mm粒级达到85％。碳酸钠用量为理论量的130％～150％。硝石量为钨精矿量的3％。若为白钨精矿，还须加入计算量所需的石英砂和1％～2％炉料量的食盐。

烧结    

配制好的炉料进行烧结。烧结有间歇和连续两种方式。小批量生产多采用间歇方式，在由碱性耐火砖砌成的反射炉内进行。大批量的工业生产多采用回转窑连续生产方式。回转窑连续烧结设备系统如图2。回转窑窑身用钢板焊成，内衬耐火砖。窑身通过支撑环轮支承在托轮上，并通过电机和传动装置进行旋转。窑身倾斜约3^。。贮存在料仓内已配制好的炉料通过给料机，由炉尾加入，随着窑身的旋转而逐步移动至炉头卸出。窑头烧重油或煤粉，高温气流与炉料成逆流运动。烧结温度是影响烧结效果的重要因素，必须严加控制。黑钨精矿烧结温度控制在1053～1173K，白钨精矿控制在约1273K温度。

棒磨浸出     

烧结料由窑头卸入棒磨机，进行边棒磨边浸出。浸出温度稍高于363K，由热的烧结块和软化水的热量来维持，不需外部加热。棒磨后料浆的密度在1800～2000kg／m³之间，流入浸出槽内继续搅拌浸出3～4h。

经圆筒真空过滤机过滤后的浸出液的密度为1300～1400kg／m³。为充分分离出钨渣，浸出液再经压滤机压滤后，用热软化水洗涤，最终调整成密度为1180～1200kg／m³的粗钨酸钠溶液。这种粗钨酸钠溶液含三氧化钨160～180g／L，含碱(氢氧化钠)4～8g／L。钨的浸出率可达98％～99％。

洗涤后的钨渣(浸出渣)含可溶三氧化钨0.2％～0.5％，不溶三氧化钨1％～2％。

发展趋势

本法具有适应性广、工艺简单、成本低、钨浸出率高等优点，但也存在三方面的主要问题。(1)生产率不高：为避免炉料结瘤要在配料中掺入50％炉料量的钨烧结渣，而降低回转窑的生产效率。(2)劳动条件差(火法冶炼粉尘大)、污染环境：黑钨精矿中往往含有微量的放射性元素铀、钍，它们在火法冶炼中的危害性更大。(3)钨浸出率虽高，但溶液含杂质也高，使后续作业的除杂质工作量和钨的损失量增加。

在中国，近年已用改进了的黑钨精矿苛性钠液分解法取代了有着长期生产历史的黑钨精矿碳酸钠烧结连续分解法。白钨精矿盐酸分解法和白钨矿碳酸钠液压煮分解法已完全取代了白钨精矿碳酸钠烧结法。