鹽酸分解法分解鎢礦物原料

酸分解法為目前工業上處理標准白鎢精礦(要求含黑鎢及磷、砷等雜質低,例如我國的一級B類白鎢精礦)的主要方法,將流程作適當修改後,亦可用於處理質量稍差的白鎢精礦(含40% ~70%W03,同時含少量CaC03等易溶於酸的化合物),具有流程短、成本低等特點。

a主要反應及其熱力學條件

白鎢礦:CaW04(s)+2HC1(aq)====H2W04(s)+CaCl2(aq)              
黑鎢礦:FeW04(s)+2HC1(aq)====H2W04(s)+FeCl2(aq)          
MnW04(s)+2HC1(aq)====H2WO4(s)+MnC12(aq)         
上述反應在25℃的平衡常數及濃度平衡常數Kc(Kc=〔CaCl2)/〔HCl〕2)見表1。

b 反應機理及影響分解率的因素

研究表明,當攪拌速度足夠快時,通過固態H2W04膜的擴散為分解過程的控制性步驟,隨著鹽酸濃度的不同,過程中反應的級數以及生成的H2W04膜的性質也不完全相同,在鹽酸濃度為1~4mo1/L時,膜對擴散過程的阻礙作用最大,而在8mo1/L左右則阻礙小些。對人造白鎢而言,其分解分數(x)與時間(t)的關系服從以下方程式:
                                  2
                             1 - ——x - (1 - x)2/3 = kt
                                  3
反應的表觀活化能(40-98℃)為37.93 kJ/mol ,屬固相膜(即H2W04膜)控制。對白鎢精礦而言,測出表觀活化能為43.61 kJ/mol。

影響分解率的因素提高分解溫度、增加鹽酸用量和延長時間都有利於提高分解率。在酸用量一定的情況下,改變酸濃度的同時就改變了固液比,濃度提高則一方面反 應劑濃度大,有利於反應;另一方面固液比變大,不利於液相內的傳質,總的說來,人們普遍認為采用高濃度有利於提高分解率。由於過程屬通過H2W04膜的擴散控制,因此減小礦的粒度,相應地將減小H2W04膜的厚度,有利於提高分解率,例如在鹽酸用量為理論量的2.5倍,鹽酸濃度29.75%,100℃,攪拌1.5h的條件下,當粒度分別為58~74μm和小於58μm,則分解率分別為87.3%和95.1%。
由於通過H2W04膜的擴散為速率控制步驟,故在球磨的同時進行分解有利於提高分解率。此外,由於黑鎢礦難與HCl反應,故原料中含鐵(黑鎢礦)高,則分解率降低。

 

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