仲钨酸铵(ATP)的生产

仲钨酸铵是无机化工产品,其分子式为H8N2O4W,分子量为283.9145,结构式如下图所示。按含水量的多少,仲钨酸铵常见的主要有五水、七水、十一水等结晶水数量。仲钨酸铵可用作制造其他钨化合物及金属钨的原料。生产仲钨酸铵晶体有中和法、蒸发法、离子交换法与萃取法等。
仲钨酸铵图片
仲钨酸铵(APT)作为钨合金工业、硬质合金工业的主要原料,是我国重要的出口商品之一,也是国际钨市场的主要贸易商品。由于我国在钨矿储量及开采量等位居世界首位,我国APT的出口量对世界钨产品市场的价格和供需平衡有着直接影响。仲钨酸铵(APT)晶体是生产蓝钨、钨粉等钨产品的主要原料,它的形态结构在很大程度上影响着钨产品的形貌、性质。仲钨酸铵在水中的溶解度很小,随着温度的上升而稍有增大。目前仲钨酸铵的生产重要有中和法、蒸发法、离子交换法与萃取法等。后两种方法目前发展较快,其优点是流畅短、生产条件较易掌控,单位耗能少,普遍的缺点是对钼元素的分离能力较差。传统方法(蒸发法、中和法)则有着工艺较为简单、较易操作的优点,缺点是生产流程长、耗能大。不同生产方法对APT晶体的粒度形貌有直接影响。而APT晶体的晶粒形貌、晶粒度对后续由其得到的钨粉、蓝钨等的晶粒形貌影响很大,类似于“遗传关系”。正因为APT对蓝钨、钨粉性质的延续性,APT的生产尤为关键。
 
中和法是利用盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)等无机酸中和钨酸铵((NH4)10W12O41.XH2O)溶液,析出带结晶水针状仲钨酸铵。晶体的纯净度于中和反应是否完全有很大关系,中和程度越大,杂质(Al、Ca等)含量越高。通常会有残留Cl-杂质。
 
蒸发法
 
蒸发结晶的方法具有操作简单,节能,成本低,纯度高等优点,目前被生产大规模应用。主要原理是通过加热,使钨酸铵溶液“脱氨”热分解,同时辅以搅拌,以利于晶体长大。其中温度、钨酸铵浓度、搅拌强度及结晶时间是对APT晶体粒度形貌影响较大的四个方面。
 
溶液萃取
萃取法是将原料液于有机萃取剂EPA-88-1或ENA-87-1振荡接触,把NH4+萃取出来,料液PH下降,控制在一定范围后加热得到仲钨酸铵晶体。该工艺方法的优点是流程短,转型快,收率高;其缺点是萃取法本身不能完全除去杂质,需保留净化除杂质工序,有机溶剂污染环境,影响工人们的身体健康,同时仍存在设备被腐蚀的问题。
 
仲钨酸铵(APT)是最重要的钨中间产品之一,由于它化学性能较为稳定,便于贮存和运输,同时作为生产钨粉、碳化钨粉及其他钨制品的原料之一,在国际市场上流通量大,是重要的钨商品之一。目前我国APT的出口量逐年增多,质量也相当好,不少工厂生产的APT的质量已经达到国际先进水平,但出口APT的质量和价格严重脱节,好的APT卖不到好的价格,这是当前APT出口工作中需要解决的重要问题之一,应引起我们高度重视。
 
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