仲钨酸铵(APT)结晶
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- 发布于 2013年9月09日 星期一 15:07
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从钨酸铵溶液中结晶析出仲钨酸铵(APT)是整个钨冶炼过程中重要的工序之一。无论是采用经典的化学法还是离子交换法或萃取法来制取纯钨化合物,均要经过本工序以生产出符合纯度和粒度要求的APT。用户对APT的纯度和粒度都有相当严格的要求。结晶工序不仅要进一步分离杂质,而且还要控制产品APT晶体的粒度。
结晶原理
结晶过程与一般的化学反应过程相似,需要有一定的推动力,过程才能进行。结晶过程的推动力就是溶质在溶液中的浓度与结晶温度下该物质的饱和浓度之差,这一浓度差被称之为过饱和度。常用溶质的浓度C与其饱和浓度C饱之比来表示饱和度S,即:S=C/C饱
只有当S>1时,溶液处于过饱和不稳定状态,在外界某种物质(晶种、尘埃、杂质微粒)的诱导作用下,结晶才能发生,晶体会自动从汉溶液中析出。
工业实践
蒸发结晶法:蒸发结晶法是目前工业上生产仲钨酸铵的主要方法,作业方式有两种:分批间断式作业和连续式作业。
中和法:中和法与蒸发法比较,能耗小,结晶速度快,较易获得细颗粒APT,但中和法要加入盐酸,由盐酸带来的杂质会使APT脏化,而且结晶母液体积较大,增加母液回收系统的负担。
冷冻结晶法
冷冻结晶法是在液氮冷却真空干燥器内进行的,将钨酸铵溶液喷在液氮冷却的金属器壁上,水和APT同时结晶。然后在真空下使水及游离氨升华除去,留下的便是干燥的APT。此方法获得的APT,化学纯度与原料液没有变化,但可得到平均粒度(Fsss)在0.6-1.3um的超微仲钨酸铵粉末。且粒度组成均匀,各种杂质或添加剂分布均匀,因而常用此法来制取W-Re,W-Cu等成分均匀的复合粉末。
结晶母液的处理
除了冷冻结晶外,APT结晶过程中都会产生结晶母液,这些母液中含有30-80g/L W03,由离子交换法产生的钨酸铵结晶或盐酸中和法结晶的母液中还含有l00~50g/L的NH4CI。应当根据主工艺流程和母液的大致成分选取不同的方法回收这些母液中的钨。目前在工业上应用的方法有转化法、溶剂萃取法和离子交换法。
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离子交换法
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- 发布于 2013年9月09日 星期一 14:38
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离子交换技术已在钨冶炼中得到广泛应用,其中最有特色最有影响的工艺就是强碱性阴离子交换树脂处理粗钨酸钠溶液净化除杂并转型的钨离子交换新工艺。除此之外离子交换法处理纯钨酸钠溶液转型制取钨酸铵的工艺在国外也已成功应用;而采用离子交换法从钨酸盐溶液除钼的技术已进入工业应用;从各种含钨的废液和极稀溶液中用离子交换法富集提取物的工艺也有广泛的报道,具有极好的工业应用前景。下面分别介绍上述几种方法的离子交换工艺。
强碱性阴离子交换树脂净化粗钨酸钠溶液并转型
该工艺是我国在20世纪70年代开发出来的钨离子交换工艺,现在我国约2/3的钨冶炼厂采用该工艺生产仲钨酸铵。
离子交换法分离钨钼
钨冶炼中离子交换除钼技术近年来发展很快,下面介绍张启修等人开发的已在工业上应用的密实移动床—流化床连
续离子交换除钼技术。
离子交换法从稀溶液和废水中回收钨
俄罗斯采用AB-17-8II和AB-17-10II树脂回收白钨矿酸分解母液及洗水中的三氧化钨。将含三氧化钨1.35-3.75g/L、氯化钙110-135g/L,游离HCI108~170g/L的酸分解母液以流速为100~600cm/h的速度流经树脂层,流出液中三氧化钨≤0.02g/L,三氧化钨的吸附率高于98%,负钨树脂再用5%氢氧化钠+10%氯化钠解吸,可得到含三氧化钨约58g/L的钨酸钠溶液,三氧化钨解吸率高于99.5%。此工艺已工业应用。
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经典的化学净化法
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- 发布于 2013年9月09日 星期一 10:54
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经典化学净化法制备纯钨酸铵溶液的流程较长,主要历程为粗钨酸钠溶液的净化,从净化后的钨酸钠溶液中生产钨酸,由钨酸制取钨酸铵溶液有三大步骤。本文将按流程中的先后顺序对这三个过程分别给予介绍。
粗钨酸钠溶液的净化
用酸直接和钨酸钠溶液所得的钨酸难以洗涤过滤,且钨酸含Na高。故工业上实际采用的经典方法仍是先用氯化钙沉淀得人造白钨,再经酸分解得钨酸。但如直接从粗钨酸溶液中去沉淀人造白钨,由于硅、磷、砷等杂质的钙盐会与钨一道进入人造白钨中,在酸分解生产钨酸时,这些杂质与钨形成杂多酸盐的溶解度很大,造成钨在酸母液中的损失。基于此原因,在沉淀人造白钨之前,必须先净化除去磷、砷、硅、钼等杂质。
从纯钨酸钠中生产钨酸
从钨酸钠溶液中生产出钨酸的方法很多,但工业上应用的多是间接沉淀法——先用氯化钙沉淀得人造白钨,再用酸分解得钨酸。此外还有直接沉淀法、络合均相沉淀法及铵钠复盐沉淀法等多种方法。本文主要介绍经典工业的间接沉淀法,间接沉淀法由人造白钨沉淀和人造白钨酸分解两个过程组成。
由钨酸制取钨酸铵溶液
人造白钨酸分解所得的钨酸杂质含量大致为:w(钼)<0.1%,w(砷)<0.015%,w(氧化硅)<0.02%,其他倍半氧化物(三氧化二铁,氧化铝等)低于0.04%。由矿石分解所得的粗钨酸含杂质更高。这些钨酸有必要进一步提纯,才能作为生产致密钨材料用钨粉的原料。工业上采用氨溶-APT结晶法来净化钨酸,制取纯APT。
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有机溶剂萃取法
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- 发布于 2013年9月09日 星期一 11:28
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目前工业上应用萃取法主要是从纯钨酸钠溶液中制取钨酸铵。萃取过程起到一个转型的作用,替代经典工艺中的沉淀人造白钨、人造白钨分解和钨酸铵溶等工序。近年来,从碱性粗钨酸钠溶液直接萃取钨除磷、砷、硅的技术开发取得进展,此外,萃取法从钨酸盐溶液中除钼的研究也取得成功。
从弱酸性纯钨酸钠溶液中萃钨制取钨酸铵
目前国内外工业上用萃取法将钨酸钠溶液转型为钨酸铵溶液基本上都是采用叔胺作为萃取剂,如我国用N235,俄罗斯用三辛胺辛醇或TBP等极性改进剂,煤油作为稀释剂。此外,我国还有采用伯胺(N1923)及仲胺作为萃取剂萃钨,美国亦有用季胺盐作为萃取剂萃钨。
从粗钨酸钠溶液中直接萃钨制取纯钨酸铵
现行的萃钨工艺仅起一个转型作用而不能分离杂质。人们一直试图实现从碱性介质中萃钨并分离杂质制取纯钨化合物。20世纪60年代美国学者A.L.Drobnick等就开始了用季胺盐从苏打高压浸出的钨酸钠溶液中直接萃钨的研究,80年代,前苏联学者在工业试验规模上成功地实现了季胺盐从钨矿苛性钠浸出液中直接萃钨并分离磷、砷、硅制取纯钨酸铵溶液获得成功。
萃取法从钨酸盐溶液中除钼
目前萃取除钼的出发点都在于利用某些钨化合物与钼化合物性质上的差异,一般都是先使用钼、钨生成性质差异较大的化合物或络离子,再萃取分离。
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由含钨溶液制取纯钨化合物
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- 发布于 2013年9月09日 星期一 10:04
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要提高金属钨的纯度,应首先保证钨化合物的纯度。此外,致密金属钨多用粉末冶金法来生产,对于作为其原料的钨粉,除化学纯度要求之外,还对其粒度和粒度组成有一定要求。
分解钨矿物原料所得到粗钨酸钠溶液或粗钨酸中,都含有某些杂质,特别是磷、砷、硅、钼。杂质的种类和含量取决于原料的成分和具体的分解方法及分解作业条件。
净化粗钨酸钠溶液和粗钨酸可生产出钨的纯化合物仲钨酸铵(APT)或氧化钨,这两种纯钨化合物是目前工业上生产钨粉最常用的原料。
生产纯钨化合物三氧化钨或APT 的原则流程如同所示,可以将目前工业上采用的这些生产方法归结为以下四类:
1.经典的化学净化法;2.溶剂萃取法;3.离子交换法;4.钨酸铵溶液结晶法
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