钨湿法冶炼车间设计(design of tungsten hydrometallurgical shop)

以钨精矿或含钨物料为原料，采用湿法冶金工艺，生产钨产品的钨冶炼厂车间设计。湿法冶炼处理的钨精矿有自钨精矿、黑钨精矿、低度钨矿或混合黑白钨矿。湿法冶炼的产品主要有仲钨酸铵(APT)、三氧化钨(WO₃)、蓝色氧化钨(WO_2.9)、钨酸和钨酸钠等。

工艺流程选择 工艺设计一般将钨湿法冶炼分为三段：精矿分解、溶液净化除杂质、制取钨化合物产品。

精矿分解 工业上分解钨精矿的方法有酸法和碱法。酸法仅有盐酸分解法，碱法有苏打烧结、苏打溶液压煮和苛性钠溶液分解法。根据精矿特性，选择不同的分解方法。苏打烧结法可以处理白钨精矿和黑钨精矿，该法对炉料中WO₃的含量要求在20％～23％，因此精矿除配入苏打和硝石外，还须添加烧结块的浸出渣，使精矿中WO₃含量降低到要求，该法工序多，设备庞大，钨的回收率低，设计中已不采用。白钨精矿的处理常用酸法和苏打溶液压煮法，前者用酸多，设备简单，投资少；后者工序少，分解率较高，设备复杂，投资多。黑钨精矿的处理常选用苛性钠溶液分解法和苏打溶液压煮法，前者分解率低，设备简单，投资较少。后者分解率较高，设备投资多。低度钨矿的处理仅能选用苏打溶液压煮法，分解率较高，其它方法分解率都较低。

溶液净化 随钨精矿的分解方法不同，需要净化的物料有粗钨酸钠溶液和粗钨酸。对这两种物料的净化有化学净化法、化学净化一溶剂萃取法和离子交换法三种。

(1)化学净化方法。粗钨酸钠溶液和钨酸中常含有硅、磷、砷、钼等有害杂质。对粗钨酸钠溶液的净化处理，先加酸中和水解，析出H₂SiO₃沉淀物除硅。除硅后的溶液加入MgCl₂，使磷、砷分别形成酸式磷酸镁和砷酸镁盐沉淀物，当溶液中有NH⁺存在时，使磷、砷分别形成溶解度更小的铵镁盐沉淀除去。对溶液中的钼，常加Na₂S或NaHS使其沉淀。粗钨酸的净化处理，采用氨溶净化除硅、磷、砷和铁等杂质，其方法是加入细小的氧化镁，使磷、砷分别生成不溶性的铵镁盐沉淀除去。此法流程长，金属回收率较低，但对不同的矿源适应性强，工艺成熟和易于实现自动化控制，仍在采用。

(2)化学净化-溶剂萃取法。先用化学法净化钨酸钠溶液，再以季胺或叔胺为萃取剂，控制适当的工艺条件，从化学净化后溶液中萃取钨，再用氨水溶液反萃得到纯净的钨酸铵溶液。此法能处理高浓度含钨溶液，生产效率高，操作易连续化，产品质量好，回收率高。生产中各工艺参数控制要求严格，较常采用。

(3)离子交换法。一般选用201×7(或717)强碱性阴离子树脂，首先使粗钨酸钠溶液流过树脂，溶液中99％以上的钨被树脂吸附，而绝大部分阳离子和磷、砷、硅等阴离子杂质则随交换后液排出，再用：NH₄CL和NH₄OH的混合溶液解吸钨，得到纯净的钨酸铵溶液。此工艺简便，操作容易，投资少，不仅可以除去磷、砷、硅等杂质，而且能同时转型脱钠，金属回收率较高，但交换前原液含钨浓度低，溶液体积大，废水量多，不能有效地除去钼，故仅适用于含钼较低的钨原料，设计中亦常采用。

制取钨化合物 经净化除杂质后的溶液，一般为纯净的钨酸钠或钨酸铵溶液。根据产品方案要求，设计可将钨酸钠溶液直接蒸发结晶，得钨酸钠结晶产品或沉淀成铵钠复盐结晶、或沉淀成钨酸钙。湿钨酸钙经干燥得钨酸钙产品。湿钨酸钙、铵钠复盐经酸分解、干燥，得钨酸产品。钨酸经煅烧可得三氧化钨产品。钨酸铵溶液经中和或蒸发结晶、干燥，得仲钨酸铵结晶(APT)产品，再经煅烧得三氧化钨产品；若在密封或缺氧状态下分解，则可得蓝色氧化钨产品。

钨湿法冶炼原则工艺流程见图。

钨湿法冶炼原则工艺流程图

主要设备 包括精矿分解、溶液净化和制取钨产品用设备。

精矿分解设备 白钨精矿的酸分解可选用耐酸腐蚀的机械搅拌槽或热球磨机。黑钨精矿的碱浸选用耐碱腐蚀的机械搅拌槽或压煮器。对于低品位黑、白钨矿分解，选用立式或卧式压煮器。

净化设备 化学净化多在带有搅拌器的各式容器中进行。溶剂萃取法多选用箱式萃取槽。离子交换法则选用耐腐蚀材料制作的离子交换柱。

制取钨产品设备 根据生产规模、对自动化程度的要求，结晶设备选用间断式结晶搅拌槽，或连续式蒸发结晶器。干燥设备可选用干燥箱、连续式红外线干燥器、多层连续式热风干燥炉。煅烧设备可选用焙烧炉或回转管炉等。蓝色氧化钨制取则采用密封式回转管炉或多管电炉。回转管炉自动化程度零J较高，连续进出料，单管产量较大，但粉尘飞扬，损失较大，须配备收尘设备；多管电炉实现自动化较困难，间断进出料，单管产量较小，但炉内粉尘飞扬少，粉尘组成相对变化较小。

车间配置与技术要求 根据生产规模、设备数量和场地大小，湿法冶炼车间厂房常采用多层厂房结构或室内搭建多层操作平台的单层厂房结构。厂房应有天窗，便于排气。有酸碱腐蚀的生产工序，其厂房和电器设备、管线等辅助设施要求防腐蚀和设置必要的通风排气装置。生产高纯度产品的工序，如干燥、煅烧工序，厂房要求防尘并设置良好的通风除尘设施。使用有机试剂较多的萃取工序，设计时应考虑防火要求，设置必要的安全通道。