陳燕_0503090206_年產(chǎn)8000噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)

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1、 中南大學(xué) 題 目 年產(chǎn)8000噸仲鎢酸銨的 生產(chǎn)車間設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 陳 燕 指導(dǎo)老師 霍廣生 學(xué) 院 冶金科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 冶金0902 摘要 本文是以黑白鎢混合礦為原料年產(chǎn)8000噸APT(仲鎢酸銨)生產(chǎn)車間的設(shè)計(jì)說明書。按照一般有色冶金生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)的步驟，文章首先介紹了鎢行業(yè)的概況、政策及面臨的問題；結(jié)合原料特征，通過對(duì)APT整個(gè)工藝過程生產(chǎn)方法的比較，選擇了蘇打高壓浸出分解黑白鎢混合礦—離子交換法除雜和轉(zhuǎn)型—選擇沉淀法分離鎢鉬—蒸發(fā)結(jié)晶生產(chǎn)

2、APT；通過對(duì)各生產(chǎn)工序金屬平衡、物料平衡計(jì)算和設(shè)備選型，確定了各工序所需原料的量和設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格和數(shù)目；并進(jìn)行了合理的車間配置；通過分析生產(chǎn)過程中工業(yè)三廢的產(chǎn)生和危害，提出了三廢處理的方案；根據(jù)生產(chǎn)過程需要，對(duì)車間進(jìn)行了勞動(dòng)定員；進(jìn)而對(duì)整個(gè)工藝過程進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，計(jì)算結(jié)果表明本設(shè)計(jì)所采用工藝流程技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。 「關(guān)鍵詞」 黑白鎢混合礦 蘇打高壓浸出 離子交換 APT Abstract The specification is a workshop of 8000t/y Ammonium paratungstate(APT

3、) produced with scheelite-wolframite mixed concentrate. Following the general design steps of nonferrous metallurgy workshop, the present situation of the APT production was first presented. According to the characteristics of the raw material , technological process of soda(NaCO3) leaching at high

4、pressure—ion exchange—selectively precipitation to separate Mo—evaporation and crystallization process was selected as the process of APT production. The quantity of various materials in every process were fixed up and the corresponding equipments were designed or selected(include the type, size an

5、d number) originated from the result of calculating of the balance of metal and matter. The workshop is reasonably designed. The strategy of dealing with the industrial waste was proposed following the analysis of the source and the harm of the waste. The work force was arranged according to the req

6、uirement of producing process. At last, the economic target was analyzed. All these results shows that the process of this design is reasonable and economical. Keywords: scheelite-wolframite mixed concentrates; soda leaching at high pressure; ion exchange; ammonium paratungstate.

7、 目 錄 摘要 3 第一章 文獻(xiàn)綜述 10 1.1 鎢冶金的原料 10 1.2 鎢行業(yè)概況 10 1.3 鎢行業(yè)政策 10 1.4 我國鎢礦資源節(jié)約與綜合利用現(xiàn)狀及規(guī)劃建設(shè)目標(biāo) 12 1.5我國鎢業(yè)存在的一些問題和相關(guān)建議 14 1.6 設(shè)計(jì)內(nèi)容 16 1.7 廠址選擇 16 第二章 工藝流程的選擇與論證 18 2.1 概論 18 2.2 鎢礦分解工藝流程的選擇與論證 18 2.2.1工藝流程選擇的基本原則 19 2.2.2 鎢礦的分解工藝流程選擇 19 2.2.3 工藝流程的確定 27 2.3 其他工序

8、工藝流程的確定 29 2.3.1 純化合物的制取 29 2.3.2 除鉬工藝的確定 32 2.3.3 除鉬工藝的選擇與論證 35 2.3.4 結(jié)晶工藝的確定 36 2.3.5 母液回收 37 2.3.6 鎢冶煉堿壓煮工藝的選擇與論證 38 2.4 工藝總流程 40 2.5 工藝技術(shù)參數(shù) 42 2.5.1 磨礦工序 42 2.5.2 浸出、過濾工序 42 2.5.3 稀釋、交前液配制 42 2.5.4 離子交換工序 43 2.5.5 鎢鉬分離 43 2.5.6 蒸發(fā)結(jié)晶 44 2.5.7 干燥、過篩、包裝 44 2.5.8 結(jié)晶母液回收 45 第三章 冶金計(jì)算

9、46 3.1 冶金計(jì)算的目的與計(jì)算內(nèi)容 46 3.1.1 目的 46 3.1.2 計(jì)算內(nèi)容 46 3.2 有價(jià)金屬核算 46 3.2.1 工序示意圖 46 3.2.2 工序指標(biāo) 46 3.2.3 有價(jià)金屬衡算 48 3.2.4 有價(jià)金屬平衡預(yù)算 50 3.3 物料平衡計(jì)算 50 3.3.1 工序Ⅰ 磨礦工序 51 3.3.2 工序II 浸出、過濾 52 3.3.3 工序III 稀釋 54 3.3.4工序Ⅳ 離子交換 56 3.3.5 工序V 除鉬 58 3.3.6 工序VI 蒸發(fā)結(jié)晶 60 3.3.7 工序VII干燥 過篩 包裝 62 3.3.8 工序Ⅷ

10、 母液回收 63 3.4 產(chǎn)品驗(yàn)收 65 第四章 設(shè)備選擇與計(jì)算 66 4.1 設(shè)備選擇的目的與計(jì)算內(nèi)容 66 4.1.1 目的 66 4.2 主體設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算 66 4.2.1高壓釜的結(jié)構(gòu) 66 4.2.2 高壓釜主要尺寸的確定 66 4.2.3 攪拌功率的計(jì)算 69 4.2.4 傳動(dòng)裝置的選擇 71 4.2.5壓煮器的熱平衡和熱功率的計(jì)算 75 4.2.6 高壓釜臺(tái)數(shù)的確定 76 4.3 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 77 4.3.1 磨礦工序設(shè)備選擇 77 4.3.2 浸出、過濾工序設(shè)備選擇 78 4.3.3 稀釋工序設(shè)備選擇 79 4.3.4 離子交換工序設(shè)備選擇

11、 80 4.3.5 除鉬工序設(shè)備選擇 82 4.3.6 蒸發(fā)結(jié)晶工序設(shè)備選擇 83 4.3.7 母液處理工序設(shè)備選擇 83 4.3.8干燥、過篩、包裝工序設(shè)備選擇 84 4.3.9 廢水處理設(shè)備選擇 84 4.4 各工序設(shè)備明細(xì)表 85 第五章 車間配置 88 6.1 概述 90 6.2 本設(shè)計(jì)三廢的來源 90 6.3 三廢的危害 91 6.4 三廢治理方法 91 6.4.1 廢水回收與綜合利用 91 6.4.2 廢渣回收與綜合利用 91 6.4.3 廢氣回收與綜合利用 92 6.5 本設(shè)計(jì)回收的經(jīng)濟(jì)效益 92 7.1 勞動(dòng)定員原則 94 7.2 勞動(dòng)定員的方

12、法 94 7.3 勞動(dòng)定員 95 第八章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 97 8.1 投資估算 97 8.1.1 設(shè)備投資估算 97 8.1.2 土建投資估算 98 8.1.3 其他費(fèi)用估算 98 8.1.4 投資綜合概算表 98 8.2 成本估算 99 8.2.1 原輔材料費(fèi) 99 8.2.2水、電、煤的消耗費(fèi)用 99 8.2.3 工人工資及附加費(fèi)用 100 8.2.4 車間經(jīng)費(fèi) 100 8.2.5 企業(yè)管理費(fèi) 101 8.2.6 銷售費(fèi)用 101 8.2.7 車間成本分布 101 8.3 經(jīng)濟(jì)分析 102 結(jié)束語 103 參考文獻(xiàn) 104 第一章 文獻(xiàn)綜述 1

13、.1 鎢冶金的原料 鎢冶金的原料主要為各種鎢的礦產(chǎn)品，但隨著鎢消耗量的提高，鎢二次金屬回收越來越占有重要地位。鎢在地殼中主要礦物為黑鎢礦和白鎢礦。黑鎢礦為FeWO4與MnWO4的類質(zhì)同相體，一般當(dāng)其中FeO含量占（FeO+MnO）總重的100～80%，則稱為鎢鐵礦；FeO量占80～20%，則稱黑鎢礦；FeO量占20～0%，則稱為鐵錳礦。白鎢礦的化學(xué)分子式為CaWO4。黑鎢礦(Fe,Mn)WO4 有磁性，比重大 ，白鎢礦 CaWO4 無磁性，有紫外螢光。除黑鎢礦和白鎢礦外，鎢的礦物還有鎢華、輝鎢礦等，工業(yè)利用較少。我國鎢礦石儲(chǔ)量大，白鎢為主，白鎢礦50%，黑鎢礦35%，混合礦15%。

14、1.2 鎢行業(yè)概況 鎢是極其稀缺和不可替代的戰(zhàn)略性資源。鎢元素符號(hào)為W，是自然界熔點(diǎn)最高的金屬之一，熔點(diǎn)高達(dá)3,410℃，鎢的最大特點(diǎn)是高密度，同時(shí)具有良好的高溫強(qiáng)度和導(dǎo)電、傳熱性能，常溫下鎢的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。[1]鎢是國民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代國防不可替代的基礎(chǔ)材料和戰(zhàn)略資源，用鎢制造的硬質(zhì)合金具有超高硬度和優(yōu)異的耐磨性，用于制造各種切削工具、刀具、鉆具和耐磨零部件，被譽(yù)為“工業(yè)的牙齒”，硬質(zhì)合金廣泛應(yīng)用于軍工、航天航空、機(jī)械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領(lǐng)域，鎢絲是照明、電子等行業(yè)的關(guān)鍵材料。在上述應(yīng)用領(lǐng)域，目前尚未發(fā)現(xiàn)鎢的直接替代品。世界范圍內(nèi)，鎢已被列為重要的戰(zhàn)略金屬，美國、俄羅

15、斯等大國先后建立了鎢的戰(zhàn)略儲(chǔ)備。 目前，全球鎢探明總儲(chǔ)量僅為289.80萬噸（目前全球鎢礦探明儲(chǔ)量可供開采年限已不足40年），屬極其稀缺資源，全球已知的20多種鎢礦物中，具有工業(yè)價(jià)值的僅有白鎢礦和黑鎢礦兩種，黑鎢礦屬優(yōu)質(zhì)鎢礦，白鎢礦屬難選礦石。中國的鎢資源儲(chǔ)量豐富，在全球探明的鎢礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量中占比近70%，居全球首位。 1.3 鎢行業(yè)政策[2] 鎢是重要的戰(zhàn)略資源，我國從上世紀(jì)80年代開始對(duì)鎢礦開采秩序進(jìn)行治理整頓，并于1991年將鎢列為國家實(shí)行保護(hù)性開采的特定礦種，2002年起對(duì)鎢生產(chǎn)實(shí)行總量控制和出口配額控制。同時(shí)為規(guī)范鎢行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營秩序，我國自2005年開始了對(duì)鎢行業(yè)的新一輪

16、政策調(diào)控。2005年5月，鎢及其制品的出口退稅率從13%下調(diào)至8%；2006年1月，APT、鎢粉末產(chǎn)品出口退稅率從8%下調(diào)到5%；2006年9月15日起APT、鎢粉末產(chǎn)品出口退稅率被取消；2006年11月，鎢精礦加工貿(mào)易被禁止；2006年12月，商務(wù)部發(fā)布《鎢行業(yè)準(zhǔn)入條件》，提高鎢行業(yè)準(zhǔn)入門檻，從企業(yè)的設(shè)立和布局、生產(chǎn)規(guī)模、資源回收利用及能耗、環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量、安全生產(chǎn)和職業(yè)病防治、勞動(dòng)保險(xiǎn)、監(jiān)督與管理等方面進(jìn)行了規(guī)定。其中，新建、改造建項(xiàng)目仲鎢酸銨年綜合生產(chǎn)能力不得低于5,000噸，鎢粉、碳化鎢年綜合能力不得低于2,000噸。新建、改擴(kuò)建項(xiàng)目鎢坯條年綜合生產(chǎn)能力不得低于100噸。新建、改擴(kuò)建硬

17、質(zhì)合金項(xiàng)目不得低于200噸。資源回收利用及能耗方面，鎢冶煉（從鎢精礦至仲鎢酸銨生產(chǎn)工序）三氧化鎢回收大于96%（以標(biāo)準(zhǔn)精礦計(jì)）；仲鎢酸銨綜合能耗低于1.00噸標(biāo)煤/噸。水資源實(shí)現(xiàn)綜合回收利用，水循環(huán)利用率大于95%。2007年1月，國家對(duì)APT、鎢粉末產(chǎn)品開征5%的出口關(guān)稅，藍(lán)色氧化鎢出口退稅率由5%調(diào)減為0，混合料的出口退稅率由13%調(diào)減為0，鎢絲的出口退稅率由13%下降到5%，部分合金深加工產(chǎn)品的出口退稅率由13%下降到5%；2007年，商務(wù)部將鎢品的出口配額下調(diào)至1.54萬噸；國務(wù)院關(guān)稅稅則委員會(huì)決定，自2007年6月起，對(duì)鎢、鉬和稀土金屬等國內(nèi)稀缺的金屬原礦的產(chǎn)品實(shí)施15%的出口暫定關(guān)

18、稅。根據(jù)國務(wù)院關(guān)稅稅則委員會(huì)《關(guān)于2008年關(guān)稅實(shí)施方案的通知》（稅委會(huì)[2007]25號(hào)），2008年1月1日起，開征和提高鎢品出口暫定關(guān)稅到5%-20%；商務(wù)部繼續(xù)對(duì)鎢品出口實(shí)施配額管理，并實(shí)行鎢及鎢制品出口企業(yè)名單管理；2009年7月1日起，鎢產(chǎn)品出口關(guān)稅調(diào)整為5%。 從2010年開始，國家就在醞釀對(duì)稀土、鎢、銻、鉬、錫、銦、鍺等十種稀有金屬的戰(zhàn)略收儲(chǔ)。2011年下半年國家開始對(duì)輕稀土產(chǎn)品（鑭、鈰、鐠、釹等）進(jìn)行收儲(chǔ)。從戰(zhàn)略層面考慮，對(duì)鎢的收儲(chǔ)是未來的發(fā)展趨勢，并且在接下來一段時(shí)間內(nèi)將是鎢行業(yè)的重要議題。鎢收儲(chǔ)有利于鎢行業(yè)和相關(guān)企業(yè)的健康平穩(wěn)發(fā)展。 首先，國家收儲(chǔ)利于鎢資源的保護(hù)，具

19、有非常重要的戰(zhàn)略意義。其次，從短期來看，國家收儲(chǔ)可以提升鎢價(jià)，利于相關(guān)上市公司（特別是具有豐富鎢資源的企業(yè)）的盈利增長。從長期來看，國家收儲(chǔ)機(jī)制的建立可以平滑鎢價(jià)波動(dòng)幅度，抑制鎢價(jià)的大起大落，進(jìn)而有利于整個(gè)鎢產(chǎn)業(yè)鏈和相關(guān)企業(yè)的平穩(wěn)健康發(fā)展。2011年11月26日，商務(wù)部公布2012年鎢、銻等有色金屬出口（供貨）企業(yè)名單，其中五礦有色金屬股份有限公司、廈門鎢業(yè)股份有限公司、中國中化集團(tuán)公司（僅限鎢酸）、廈門金鷺特種合金有限公司、四川省五金礦產(chǎn)進(jìn)出口公司、福建金鑫鎢業(yè)股份有限公司、潮州翔鷺鎢業(yè)有限公司、株州硬質(zhì)合金進(jìn)出口有限公司、湖南省中南銻鎢工業(yè)貿(mào)易有限公司、南昌硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司、崇義章源鎢

20、業(yè)股份有限公司、江西稀有稀土金屬鎢業(yè)集團(tuán)有限公司、自貢硬質(zhì)合金進(jìn)出口貿(mào)易有限責(zé)任公司等13家公司入圍2012年鎢及鎢制品出口供貨企業(yè)名單。 總之，為保護(hù)我國稀有的鎢礦資源，促進(jìn)我國鎢產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，我國政府推出了一系列調(diào)控政策，同時(shí)，政府還積極促成鎢品產(chǎn)業(yè)資源整合和產(chǎn)業(yè)鏈向下游發(fā)展。隨著鎢礦資源的逐步集中，我國在全球鎢產(chǎn)業(yè)中的話語權(quán)將更加突出。 1.4 我國鎢礦資源節(jié)約與綜合利用現(xiàn)狀及規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)[3] 我國政府高度重視鎢礦資源的合理開發(fā)利用。早在1991年，國務(wù)院下發(fā)《國務(wù)院關(guān)于將鎢、錫、銻、離子型稀土礦產(chǎn)列為國家實(shí)行保護(hù)性開采特定礦種的通知》（國發(fā)[1991]5號(hào)），將鎢列為實(shí)

21、行保護(hù)性開采的特定礦種，并實(shí)行鎢開采總量控制。2001年，我國加入世貿(mào)組織后仍保留對(duì)鎢及鎢制品的國營貿(mào)易管理權(quán)，被列為國營貿(mào)易出口產(chǎn)品管理的鎢品品種有13個(gè)，目前我國具有鎢品出口資質(zhì)的國營貿(mào)易企業(yè)有12家，依據(jù)《外貿(mào)法》中有關(guān)“為維護(hù)國家安全或社會(huì)公益利益”、“國內(nèi)供應(yīng)短缺或?yàn)橛行ПＷo(hù)可能用竭的國內(nèi)資源”等原則，對(duì)鎢品出口實(shí)行配額管理。 我國鎢礦開采已近百年，1949年以后尤其是改革開放以來，鎢礦山生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)開發(fā)能力已經(jīng)達(dá)到較高水平，在采礦工藝方法、技術(shù)裝備、通風(fēng)防塵、地壓控制、選礦工藝方法、選礦藥劑、細(xì)泥處理和共伴生礦資源綜合回收等方面取得顯著成就，鎢礦資源開發(fā)利用整體水平明顯提高，黑

22、鎢礦選礦回收率由建國初的66%提高到目前的80%以上。通過國家“九五”科技攻關(guān)，黑白混合鎢選礦技術(shù)取得突破性進(jìn)展，使得難選鎢多金屬礦選礦回收率提高10個(gè)百分點(diǎn)以上，而且可以高效率回收鉬、鉍等共伴生元素。但是，從總體上看，除小部分礦山外，大部分礦山因資金不足，科研投入少，人才流失，技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新緩慢，導(dǎo)致我國鎢礦資源開發(fā)利用整體水平與國外先進(jìn)水平還有較大差距，伴生金屬資源綜合利用回收率不高。2009年，我國鎢礦（坑采）平均開采回采率為89.60%，平均選礦回收率為71.08%。 在中國鎢業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的24家主要鎢礦山中，2009年黑鎢礦山選礦回收率最高為87.19%，最低為82.80%；白

23、鎢礦山選礦回收率最高為77.23%，最低為59.90%；黑白混合鎢選礦回收率最高為59.92%，最低為58.20%。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，有些白鎢礦區(qū)的選礦回收率只有40%。由于近幾年入選原礦品位逐年下降，選礦回收率略有下降，采礦損失率總體維持在較高水平。其主要影響因素有以下幾個(gè)方面： 白鎢礦地質(zhì)品位低、鎢礦入選品位逐年下降。我國鎢礦資源主要特點(diǎn)是：富礦少、貧礦多、難選礦石多，以白鎢、黑白鎢共生、共伴生為主。2009年，我國查明鎢資源儲(chǔ)量571萬噸（WO3），其中黑鎢礦占23.33%，白鎢礦占66.90%，混合鎢礦占9.79%。80%以上的白鎢礦床地質(zhì)品位小于0.4%，低于國外品位，而且組分復(fù)雜，共伴

24、生的白鎢礦床占全部白鎢礦床的70%。在現(xiàn)有白鎢礦山中，除少數(shù)外，大部分白鎢礦在現(xiàn)有技術(shù)條件下選礦回收率低于60%，比黑鎢礦選礦回收率低15個(gè)-25個(gè)百分點(diǎn)。隨著鎢礦資源的逐年開采，鎢礦山入選品位呈逐年降低的趨勢，鎢礦品位下降，造成采選成本提高，選礦難度增加，選礦回收率難以提高。 　　黑鎢礦和白鎢礦以及黑白鎢混合礦選礦工藝各不相同，回收率也存在較大差距。黑鎢礦和白鎢礦以及黑白鎢混合礦3種鎢礦的選別技術(shù)條件有很大的差別。黑鎢礦石選礦以重力選礦為主；白鎢礦石多采用浮選法選礦；黑白鎢混合礦則涵蓋了黑鎢礦和白鎢礦的綜合選礦技術(shù)。我國的黑鎢礦多為石英大脈型或細(xì)脈型鎢礦床，屬氣化高溫?zé)嵋盒偷V床，礦石中的

25、礦物成分相對(duì)比較簡單，黑鎢礦呈粗大板狀或細(xì)脈狀晶體在石英脈內(nèi)富集，嵌布粒度較粗，易于分離，選礦回收率高；而白鎢礦主要是砂巖型、復(fù)合型（細(xì)脈浸染型-云英巖夕卡巖復(fù)合型），礦石中有用礦物和脈石礦物成分都比較復(fù)雜，有用礦物結(jié)晶粒度細(xì)，常呈浸染狀嵌布于礦石中，多屬難選礦石，選礦回收率低。 　　黑鎢礦開采量呈下降趨勢，白鎢、混合鎢礦開發(fā)以及低品位鎢綜合回收利用呈上升趨勢。黑鎢礦開采量呈下降趨勢，以及鎢精礦價(jià)格的回升，促進(jìn)了白鎢、黑白混合鎢以及低品位鎢的綜合回收利用。近幾年來，我國新建了一批大型白鎢礦和黑白鎢混合礦選礦廠，其選礦回收率遠(yuǎn)低于黑鎢礦選礦回收率；一些企業(yè)投資開發(fā)利用含鎢尾礦、鎢渣，回收利用

26、廢鎢碎料；一些低品位的鎢礦床也開始建設(shè)并開采。這些新情況在一定程度上導(dǎo)致我國平均鎢選礦回收率有所下降。 　　鎢礦開采深度逐年向下延伸，采礦貧化率和損失率上升。我國鎢礦開采主要方式為地下開采，露天開采僅有福建行洛坑鎢礦及江西分宜珠江礦業(yè)等少數(shù)幾個(gè)礦山，開拓方式主要為平硐、斜井或豎并聯(lián)合開拓，主要的采礦方法為淺孔留礦法、階段崩落法、全面法和分段空場法。鎢礦大多為脈狀薄或極薄礦體，采礦貧化率一般比較高，因此開采廢渣（廢石及尾礦）較多，開采回采率也不高。并且隨著開采深度逐年下延，開采成本、采礦難度也不斷上升。 　　“十二五”期間，我國鎢業(yè)應(yīng)按照建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)和構(gòu)建社會(huì)主義和諧社

27、會(huì)的要求，堅(jiān)持“在保護(hù)中開發(fā)、在開發(fā)中保護(hù)”的方針，依照“統(tǒng)籌規(guī)劃、科學(xué)開發(fā)、合理利用、依法保護(hù)”的原則，以控制總量、淘汰落后產(chǎn)能、加強(qiáng)技術(shù)改造、推進(jìn)資源整合和企業(yè)重組為重點(diǎn)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)；充分利用境內(nèi)外兩種資源，著力抓好再生利用，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高資源保障能力和資源綜合利用水平，努力縮小與國外先進(jìn)企業(yè)的差距，正確處理當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，統(tǒng)籌安排鎢礦資源勘查、開發(fā)、利用與保護(hù)的任務(wù)，促進(jìn)我國鎢業(yè)全面、協(xié)調(diào)、健康、可持續(xù)發(fā)展，努力使我國鎢資源大國轉(zhuǎn)變?yōu)殒u工業(yè)強(qiáng)國。 　　2008年12月31日，由國務(wù)院批復(fù)，國土資源部發(fā)布的《中國礦產(chǎn)資源規(guī)劃》（

28、2008年-2015年）中指出：“依法確定國家規(guī)定實(shí)行保護(hù)性開采的特定礦種，實(shí)行有計(jì)劃勘查和開采。對(duì)鎢、錫、銻、稀土等國家規(guī)定實(shí)行保護(hù)性開采的特定礦種的勘查和開采實(shí)行規(guī)劃調(diào)控、限制開采、嚴(yán)格準(zhǔn)入和綜合利用，嚴(yán)格實(shí)行保護(hù)性開采的特定礦種年度開采總量指標(biāo)控制，嚴(yán)禁超計(jì)劃開采和計(jì)劃外出口?！? 　　鎢礦開采總量目標(biāo)。強(qiáng)化資源憂患意識(shí)、戰(zhàn)略意識(shí)和資源保護(hù)意識(shí)，推進(jìn)資源整合，實(shí)現(xiàn)集約化、規(guī)范化開采，嚴(yán)格控制開采總量。在充分利用境內(nèi)外兩種資源和二次資源的基礎(chǔ)上，到2015年，通過深入治理整頓、資源節(jié)約和綜合利用，逐步使鎢精礦生產(chǎn)總量（主采鎢礦）控制在8萬噸（WO3 65%）以內(nèi)；在調(diào)整出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)

29、上逐年減少初級(jí)鎢冶煉產(chǎn)品的出口量配額，促進(jìn)產(chǎn)品優(yōu)化升級(jí)，使鎢品出口總量控制在3萬噸（金屬量）以內(nèi)。 　　鎢資源節(jié)約與綜合利用目標(biāo)。大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)資源節(jié)約和綜合利用，提升礦山采選技術(shù)水平，提高開采回采率和選礦回收率。至2015年，我國鎢礦平均開采回采率90%，平均選礦回收率80%，平均資源綜合利用率72%以上。其中黑鎢礦平均選礦回收率達(dá)到84%，力爭達(dá)到86%；白鎢礦平均選礦回收率達(dá)到74%，力爭達(dá)到76%；黑白混合鎢平均選礦回收率達(dá)到60%，力爭達(dá)到62%。 1.5我國鎢業(yè)存在的一些問題和相關(guān)建議 　　鎢礦開采總量控制不力，超指標(biāo)生產(chǎn)依然嚴(yán)重。為保護(hù)和合理利用鎢優(yōu)勢礦產(chǎn)資

30、源，從2002年開始，國家根據(jù)保護(hù)性開采特定礦種實(shí)行有計(jì)劃開采的規(guī)定，在綜合研究資源儲(chǔ)量、現(xiàn)有探礦權(quán)、采礦權(quán)設(shè)置情況以及國內(nèi)外市場需求趨勢等因素條件下，對(duì)鎢礦實(shí)行開采總量控制管理，并陸續(xù)采取提高資源稅和更為嚴(yán)格的開采制度等一系列措施，但這些措施落實(shí)效果不理想，鎢精礦產(chǎn)量年年超標(biāo)。超標(biāo)的主要原因，一是超標(biāo)部分主要來自地方集體和民營小礦山，這些礦山不顧指標(biāo)限制，盲目擴(kuò)產(chǎn)；二是以其他礦種名義開采鎢礦；三是在大礦山周邊仍存在不少非法盜采現(xiàn)象。 　　資源綜合利用水平有待提高。我國鎢礦歷經(jīng)近百年的開采，目前我國大部分黑鎢礦資源已近枯竭。礦山企業(yè)為了降低成本，存在一定的采富棄貧現(xiàn)象，個(gè)別企業(yè)甚至倒退到手

31、工、半手工作業(yè)，資源回收率較低。尤其小型鎢礦山企業(yè)，基本上都是個(gè)體業(yè)主租賃承包經(jīng)營，技術(shù)素質(zhì)低，追求短期利益，采富棄貧、采主棄次、采易棄難的掠奪性開采現(xiàn)象較普遍，資源損失浪費(fèi)極大，所采用的選礦工藝簡單、效率低下，只回收了鎢精礦，伴生的其余有價(jià)金屬大部分未得到回收，不但鎢的回收率極低，眾多共伴生金屬元素更是白白流失。個(gè)別企業(yè)連尾礦庫都未建或建后未用，丟棄的尾砂中鎢和有價(jià)金屬的品位都很高，共伴生資源也未得到合理利用，資源綜合利用水平極低。遺棄的尾砂既造成了資源的浪費(fèi)，也造成了許多環(huán)境問題。 　　礦山科技投入少，采選技術(shù)和裝備水平不高。缺少對(duì)鎢選礦技術(shù)研究的投入，專業(yè)技術(shù)人才流失嚴(yán)重，技術(shù)水平發(fā)

32、展不平衡，礦山的創(chuàng)新能力不強(qiáng)。鎢選礦的基礎(chǔ)研究較少，新型選礦設(shè)備的研發(fā)也基本停滯，部分難處理礦石選礦技術(shù)上仍無新的突破，如對(duì)風(fēng)化白鎢礦的回收一直難以獲得較好的效果。難選黑白鎢混合礦的選礦工藝也不夠完善，在選礦指標(biāo)上仍有較大的提升空間。與國外鎢礦山的選礦技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流也很少。對(duì)于國外鎢選廠選礦技術(shù)了解較少，更談不上先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)吸收。 研究制定切實(shí)可行的開采總量控制監(jiān)管措施，嚴(yán)格行業(yè)準(zhǔn)入，推進(jìn)資源整合。對(duì)鎢礦開采繼續(xù)實(shí)行保護(hù)性控制開采，遏制國內(nèi)鎢資源的過度消耗。通過擴(kuò)大利用國外鎢資源，鼓勵(lì)國內(nèi)廢鎢回收利用和共伴生鎢綜合回收利用，彌補(bǔ)鎢供應(yīng)的缺口實(shí)現(xiàn)供需平衡。制定和完善法律法規(guī)政策，嚴(yán)格實(shí)施生產(chǎn)

33、經(jīng)營許可證制度，將行業(yè)監(jiān)管納入法制化軌道，建立長效監(jiān)管機(jī)制；提高技術(shù)、安全、環(huán)保等行業(yè)準(zhǔn)入門檻，嚴(yán)格行業(yè)準(zhǔn)入；對(duì)鎢原料交易、稅費(fèi)征收、鎢精礦開采配額指標(biāo)等進(jìn)行全過程綜合監(jiān)管，控制開采總量，遏制鎢原料市場的無序流通；加大國有及國有控股大型企業(yè)對(duì)鎢戰(zhàn)略資源的整合和控制力度，鼓勵(lì)創(chuàng)建集生產(chǎn)、科研、銷售、投資為一體的集約化、資本化、國際化的國有及國有控股大型鎢企業(yè)集團(tuán)，提升我國大型鎢企業(yè)的資本運(yùn)作實(shí)力和國際競爭力。

34、 加強(qiáng)低品位、共伴生礦產(chǎn)資源的綜合勘查與綜合利用。對(duì)具有工業(yè)價(jià)值的低品位、共伴生礦產(chǎn)，統(tǒng)一規(guī)劃，綜合開采，綜合利用。提高鎢資源回收企業(yè)的準(zhǔn)入門檻，設(shè)定資源回收指標(biāo)限制，針對(duì)眾多小礦山采富棄貧、浪費(fèi)資源、選礦回收率低的現(xiàn)狀，應(yīng)制定具體的法規(guī)，規(guī)范各種類鎢礦采選應(yīng)達(dá)到的工藝技術(shù)水平，按不同的礦床類型和不同的礦石性質(zhì)，規(guī)定在各種原礦品位范圍內(nèi)應(yīng)達(dá)到的最低選礦回收率，凡違反規(guī)定者，限期停產(chǎn)改造直至關(guān)閉。對(duì)于不符合生產(chǎn)要求的申請者，堅(jiān)決不予審批。鼓勵(lì)礦山進(jìn)行貧富兼采，延長礦山壽命，兼顧資源回收，并給予資金、技術(shù)及政策支持?？梢栽O(shè)立專項(xiàng)基金，為礦山殘礦回收、廢棄資源回采方面的技術(shù)研

35、究等提供支持與鼓勵(lì)。鼓勵(lì)進(jìn)行邊緣低品位礦脈的開采和選礦，鼓勵(lì)對(duì)伴生鎢、低品位鎢的綜合回收利用，促進(jìn)鎢采、選綜合回收率的提高。 　　提升采選技術(shù)和裝備水平，提高資源綜合利用率。加強(qiáng)鎢礦采選技術(shù)研究和綜合利用研究工作，提高鎢礦采選技術(shù)水平和資源綜合利用水平。重視礦石的工藝礦物學(xué)研究，全面了解礦石的礦物組成、礦石中鎢礦物的嵌布狀態(tài)等，為鎢礦選廠確定合理的選礦方法和工藝流程提供依據(jù)；加強(qiáng)鎢礦山對(duì)共伴生元素的回收、綜合利用研究，提高鎢選廠的綜合回收水平，充分利用鎢礦石中的共伴生有益組分，改單一回收鎢為多組分綜合回收，提升礦山的整體效益。同時(shí)要加強(qiáng)有色金屬礦山中伴生鎢的綜合回收利用，充分利用鎢資源，提

36、高礦山綜合效益。加大鎢細(xì)泥選別技術(shù)的研究力度和推廣應(yīng)用。細(xì)泥回收率較低的礦山，應(yīng)根據(jù)本礦的細(xì)泥性質(zhì)，對(duì)本礦流程進(jìn)行必要改造。實(shí)施技術(shù)改造，提高鎢選廠的裝備水平，并使選礦全過程的監(jiān)測與控制自動(dòng)化，選礦作業(yè)管理的信息化。加強(qiáng)鎢礦工藝流程和選礦藥劑研究的開發(fā)與研究工作，開發(fā)低污染、低成本而又高效的鎢礦選礦工藝和選礦藥劑，提高鎢礦選礦工藝指標(biāo)，尋找污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)藥劑的替代品。 　　建立專門的廢鎢資源研究機(jī)構(gòu)，促進(jìn)二次鎢資源的再生利用。借鑒西方國家重視鎢廢料回收利用的經(jīng)驗(yàn)，研究開發(fā)低成本、高質(zhì)量、高品位和高純度的回收鎢技術(shù)，加強(qiáng)我國鎢廢料回收工作，變資源優(yōu)勢為技術(shù)優(yōu)勢。 建立鎢礦資源儲(chǔ)備機(jī)制，具

37、有重要戰(zhàn)略意義。鎢資源實(shí)施資源儲(chǔ)備和產(chǎn)品儲(chǔ)備儲(chǔ)備機(jī)制是一種宏觀的、間接的市場調(diào)節(jié)政策。實(shí)行儲(chǔ)備機(jī)制的運(yùn)行成本低，調(diào)控效果顯著，可以在短時(shí)期內(nèi)發(fā)揮作用，且具有較大的政策彈性，對(duì)市場相關(guān)利益主體的影響較為溫和。將儲(chǔ)備政策與其他產(chǎn)業(yè)政策配合實(shí)施，可以有效地規(guī)范鎢產(chǎn)品市場的生產(chǎn)經(jīng)營秩序，促進(jìn)鎢資源的綜合開發(fā)、利用和鎢產(chǎn)業(yè)的長期、 健康發(fā)展。 1.6 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.6.1 目的 設(shè)計(jì)年產(chǎn)8000噸仲鎢酸銨的生產(chǎn)車間 1.6.2 原料 黑白鎢混合礦，其中含WO3 47%，Ca 4.5%，P 0.85%，As 0.7%，SiO2 7.5%，Mo 0.25% 1.6.3 產(chǎn)品要

38、求 產(chǎn)品APT符合國標(biāo)GB-10116-88-0級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 1.7 廠址選擇 廠址的選擇是設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，對(duì)工業(yè)企業(yè)的建設(shè)速度、建廠投資、生產(chǎn)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)及工農(nóng)關(guān)系等具有重要意義，因此要根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)計(jì)劃和工業(yè)布局的要求進(jìn)行。廠址選擇的適當(dāng)與否，一方面很大程度上影響了建廠初期的投資，基建速度，以及建廠后的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面影響了工廠的擴(kuò)建程度和長期建設(shè)效果，以及工廠配套設(shè)施的建設(shè)。因此，謹(jǐn)慎論證，盡量選擇一處合理的地區(qū)建廠是非常重要的。[4] 廠址選擇的一般原則是： （1）應(yīng)符合工業(yè)布局及區(qū)域性總體規(guī)劃和城市建設(shè)規(guī)劃的要求； （2）要盡可能利用城鎮(zhèn)設(shè)施

39、，節(jié)約投資； （3）要靠近原材料、水、電供應(yīng)充足和產(chǎn)品銷售便利的地方，有良好的交通運(yùn)輸條件； （4）要注意節(jié)約用地，少占或不占農(nóng)田，留有發(fā)展余地； （5）要有適當(dāng)?shù)淖匀坏匦魏瓦m宜的工程地質(zhì)、水文、地震等級(jí)條件及較好的協(xié)作條件等。 另外，廠址應(yīng)在城市和居民住宅主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)；應(yīng)在主要水流的下游位置；廠區(qū)應(yīng)有良好的通風(fēng)條件；應(yīng)安排好三廢處理場地和廢渣堆放場地；應(yīng)考慮廠址附近居民點(diǎn)，城市發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)牧漁業(yè)及旅游勝地，自然資源保護(hù)區(qū)等問題。 基于以上的條件和對(duì)鎢礦的分布狀況，我們選擇在江西贛州市全南縣建該年產(chǎn)8000t APT工廠。理由如下[5]： （1）全南縣鎢礦儲(chǔ)量

40、大、品位高、易開采，全縣WO3已探明儲(chǔ)量達(dá)17.39萬噸，還有為探測的鎢礦 （2）贛州市位于中國江西省南部，毗鄰廣東、福建、湖南，地處中亞熱帶南緣，境內(nèi)河流密布，山清水秀，森林覆蓋率高達(dá)74.4%。同時(shí)贛州區(qū)位優(yōu)越，交通便捷，擁有“一縱一橫”的鐵路干線、“二縱二橫二聯(lián)”的高速公路、“三縱三橫”的國道省道干線和一個(gè)民航機(jī)場，是我國珠江三角洲、閩南三角區(qū)的直接腹地和內(nèi)地通向東南沿海的重要通道。全南縣東鄰京九鐵路、105國道，西傍京珠高速、106國道，與贛粵、京珠高速公路的連接線按國家二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)全面貫通?？h城至廣州260公里、至東莞320公里、至深圳380公里，處在珠三角四小時(shí)交通圈

41、內(nèi)，人流、物流朝發(fā)午至，來去快捷方便。這對(duì)原料及產(chǎn)品的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)提供了良好的條件。 （3）全南自然資源豐富。擁有山林191萬畝，森林覆蓋率達(dá)80%，是南方48個(gè)重點(diǎn)林業(yè)縣之一；全國首批初級(jí)電氣化達(dá)標(biāo)縣；水域面積165平方公里，水能蘊(yùn)藏量3.6萬千瓦，現(xiàn)有裝機(jī)容量2.6萬千瓦；地理氣候條件獨(dú)特，境內(nèi)平均海拔360米，年平均氣溫18.6攝氏度，雨量充沛，光照充足，晝夜溫差大，無霜期長。 （4）全南縣總?cè)丝?8.54萬人,其中非農(nóng)業(yè)人口5.19萬人,人口自然增長率5.33%。 查看 2004 城鄉(xiāng)鎮(zhèn) 17338人 年末總戶數(shù)12405戶,總?cè)丝?7565人、其中,農(nóng)業(yè)人口30227

42、人(農(nóng)村勞動(dòng)力16000人),非農(nóng)業(yè)人口17338人。其中有2萬多剩余勞動(dòng)力，勞動(dòng)力資源豐富。 第二章 工藝流程的選擇與論證 2.1 概論 稀有金屬生產(chǎn)流程各不相同，但一般說來其生產(chǎn)過程都經(jīng)歷以下四個(gè)階段： 1） 精礦分解 在精礦中稀有金屬往往與其伴生元素形成牢固的化合物，如白鎢精礦中鎢就是以穩(wěn)定的CaWO4形態(tài)存在。精礦分解的任務(wù)就是利用化學(xué)試劑將這種穩(wěn)定化合物破壞，并使稀有金屬與伴生元素初步分離。 2） 純化合物制取 由于稀有金屬性質(zhì)活潑，其化合物較穩(wěn)定，故將這些化合物還原成金屬往往需很強(qiáng)的還原性氣氛。在

43、這樣的還原氣氛下，如果夾雜有其它元素化合物，則它們也會(huì)被還原并成雜質(zhì)進(jìn)入稀有金屬，故在將稀有金屬化合物還原成金屬以前一定要將它們提純，以保護(hù)產(chǎn)出的金屬的純度，同時(shí)也有利于有價(jià)元素的綜合回收。 純化合物的制取一方面包括除去有害雜質(zhì)，另一方面也包括將共生的各種性質(zhì)相近的稀有金屬相互分離。 3） 金屬生產(chǎn) 即用還原法、電解法或熱離解法從上述純化合物制得金屬。對(duì)熔點(diǎn)較高的稀有金屬而言，往往得到其粉末或海綿體。 4） 高純致密稀有金屬生產(chǎn) 即根據(jù)用戶的要求將稀有金屬的粉末或海綿體制得致密金屬，對(duì)某些用戶而言還要求將其進(jìn)一步提純。 在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的目的是制備粗鎢

44、酸鈉溶液，而鎢酸鈉溶液是仲鎢酸銨生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)品，也就是說，本設(shè)計(jì)任務(wù)的生產(chǎn)流程只包括精礦分解。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鎢精礦分解方法有火法和濕法?，F(xiàn)在多采用濕法，濕法分為堿分解法和酸分解法兩類。 2.2 鎢礦分解工藝流程的選擇與論證 冶金工藝流程是指從單一的礦物原料或復(fù)雜的礦物原料經(jīng)過若干工序加工成產(chǎn)品的過程，因此工藝流程的選擇，實(shí)質(zhì)上就是生產(chǎn)方法及生產(chǎn)工藝路線的選擇。所選工藝流程在技術(shù)上是否先進(jìn)可靠，經(jīng)濟(jì)上是否合理，將直接關(guān)系到企業(yè)的投資水平和建成的生產(chǎn)水平、經(jīng)濟(jì)效果乃至工廠的發(fā)展。因此，工藝流程的選擇是一項(xiàng)十分重要的工作。 2.2.1工藝流程選擇的基本原則 （1）所選工藝

45、流程對(duì)原料有較強(qiáng)的針對(duì)性，能使產(chǎn)品具有可變性和多樣性，不致因原料成分有所變化而影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量； （2）所選工藝流程，應(yīng)在確保產(chǎn)品符合國家及市場需求的前提下，能充分利用原料中各有價(jià)元素并獲得最高的金屬回收率、設(shè)備利用率、勞動(dòng)生產(chǎn)率，能有效得進(jìn)行“三廢”治理，保護(hù)環(huán)境，能簡化工藝，縮短流程，降低能耗，從而節(jié)省投資，降低成本； （3）所選工藝流程在技術(shù)上要先進(jìn)可靠，采用的裝備及材料易于加工制造、檢修、維護(hù)和就地解決，在資金許可的條件下，盡可能采用現(xiàn)代化生產(chǎn)手段，提高技術(shù)水平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善管理水平； （4）應(yīng)能做到投資省、占地面積少、建設(shè)期短、投資后經(jīng)濟(jì)效益大

46、、利潤高。 2.2.2 鎢礦的分解工藝流程選擇 鎢礦石分解是鎢冶煉工藝的主要工序之一，分解技術(shù)的發(fā)展直接影響鎢冶煉過程原料的選擇和整個(gè)工藝流程的選擇和發(fā)展。所以根據(jù)情況選擇一個(gè)適合的生產(chǎn)工藝流程是必要的。 鎢精礦分解方法有火法和濕法?，F(xiàn)在多采用濕法，濕法分為堿分解法和酸分解法兩類。 鎢礦物原料主要是黑鎢礦、白鎢礦及混合礦。 從熱力學(xué)角度分析，在水溶液中無機(jī)酸和堿都能分解鎢礦物，堿金屬的碳酸鹽、氟化物和磷酸鹽溶液亦能分解鎢礦物，但考慮到動(dòng)力學(xué)條件及工業(yè)上的可行性因素，實(shí)際中常用方法主要有：蘇打高壓浸出法、苛性鈉浸出法、酸分解法、蘇打高溫?zé)Y(jié)—水浸法。但是蘇打燒結(jié)法由于其流程長，能耗高，

47、回收率低等缺點(diǎn)，現(xiàn)已被淘汰。 此外，高溫氯化法及氟化法亦呈現(xiàn)出較好的發(fā)展前景，但未形成工業(yè)規(guī)模。熱球磨堿浸法流程短，可以獲得高的 WO3浸出率，但是，此方法為分批間歇性操作，且由于設(shè)備承受能力有限，目前未能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。 幾種主要的分解方法的對(duì)比，見表2-1 表 2-1各種鎢礦分解工藝技術(shù)條件 種類及品位 溫度/℃ 壓力/Mpa 試劑用量 時(shí)間/h 分解率 苛性鈉壓煮 黑鎢精礦(Ca<2%) 150-180 0.5-1 1.5-1.8 2 98.0-99.0 鹽酸分解 優(yōu)

48、質(zhì)白鎢精礦 105 常壓 2.5-3 1.5-2 97.0-99.0 蘇打高壓浸出 白鎢精礦 225 2.5 2.5-3 4 98.0-99.0 白鎢中礦(WO345%) 250 2.7 3.5-4 4 ﹤99.0 混合中礦(WO358%) 225 2.5 3.0-3.5 4 95.0-98.0 蘇打燒結(jié) 白鎢精礦 800-900 1.5-2.0 95.0左右 高鈣黑鎢精礦(Ca2%) 800-900 1.6-1.9 97.0-99.0 混合中礦(WO351.5%) 800-900

49、 2.5 97.0左右 根據(jù)上表可看出，幾種方法各有千秋，現(xiàn)逐一進(jìn)行說明： 1） 苛性鈉加壓浸出法 苛性鈉浸出法在我國鎢冶煉廠被廣泛采用，也是當(dāng)前工業(yè)上分解黑鎢精礦的主要方法[6]，同時(shí)在堿過量系數(shù)大、加入某些添加劑的情況下，苛性鈉浸出法也可分解黑白鎢混合礦，甚至白鎢精礦。它是用氫氧化鈉溶液作為分解劑，使鎢礦物中的鎢發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而變成可溶于水的鎢酸鈉溶液而與大量不溶性雜質(zhì)分離的分解過程。熱力學(xué)分析其分解過程的反應(yīng)為： 黑鎢礦： FeWO4(s)+2NaOH(aq)= Na2WO4(aq)+ FeO(s)F+H2O （高于120℃） FeWO4(s)

50、+2NaOH(aq)= Na2WO4(aq)+ Fe(OH)2(s) （低于120℃） MnWO4(s)+2NaOH(aq)= Na2WO4(aq)+ Mn(OH)2 (s) 白鎢礦： CaWO4(s)+2NaOH(aq)=Na2WO4(aq)+ Ca(OH)2(s) 而上述反應(yīng)在25℃時(shí)的Ka值（平衡常數(shù)）分別為[7]：4.06 5.23 -3.6。由此可見，黑鎢礦適合用苛性鈉分解，而白鎢礦卻很難。 圖2-1 苛性鈉浸出法處理鎢精礦的原則流程 研究表明，氫氧化鈉的活度系數(shù)隨著它濃度的增加而迅速增加，

51、因此在NaOH濃度較高時(shí)，白鎢礦反應(yīng)的濃度平衡常數(shù)可能較大。故在較高溫度和適當(dāng)過量的NaOH條件下，白鎢礦是可以被苛性鈉浸出的。根據(jù)基礎(chǔ)理論知識(shí)可知，在工業(yè)上為保證鎢礦物原料的苛性堿分解有足夠的浸出率，應(yīng)有足夠高的溫度，但當(dāng)溫度超過溶液的沸點(diǎn)時(shí)，應(yīng)在高壓下工作；有足夠的堿用量和高的堿濃度（特別在處理白鎢礦或黑鎢礦混合物時(shí)），堿濃度的升高對(duì)鎢礦物的浸出過程有著多重的有利影響：它使反應(yīng)的Ka值增加，使反應(yīng)速度加快，使溶液的沸點(diǎn)升高，即允許在較高的溫度下工作；原料有較細(xì)的粒度；最好能運(yùn)用機(jī)械活化等強(qiáng)化手段。 苛性鈉浸出工藝分為常壓攪拌浸出，高壓浸出和機(jī)械活化熱球磨浸出等工藝。 常壓攪拌浸

52、出和高壓浸出工藝為傳統(tǒng)苛性堿分解工藝的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： （1）能夠解決我國當(dāng)前以黑鎢礦為主的黑白混合鎢礦的處理現(xiàn)狀； （2）設(shè)備簡單，易于操作，適合中小冶煉廠采用。 缺點(diǎn)： （1）流程太長，在各種分解工藝中，它的流程最長。難以處理以白鎢礦為主的混合礦物； （2）回收率低，若考慮細(xì)磨濃縮結(jié)晶等過程的損失，由礦到粗鎢酸鈉溶液的總回收率難以達(dá)到95%； （3）能耗高，若用高壓浸出，能耗更高，浸出成本高； （4）堿用量大，環(huán)境污染嚴(yán)重。 機(jī)械活化堿分解法[8]是近十幾年來我國首創(chuàng)的一種分解方法，它是借鑒機(jī)械活化技術(shù)，在傳統(tǒng)苛性鈉分解工

53、藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新工藝。它是將鎢精礦原料不經(jīng)預(yù)磨礦直接與堿溶液一道加入到熱球磨反應(yīng)器中進(jìn)行浸出。它能在低堿耗、短時(shí)間內(nèi)得到較高的浸出率。特別是在處理黑白鎢混合精礦中具有很大優(yōu)勢。 機(jī)械活化堿浸出的工藝特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： （1）對(duì)原料適應(yīng)性廣，對(duì)于白鎢礦或含鈣高的體系，可添加Na3PO4提高分解率并防止可逆反應(yīng)造成的鎢損失，因此能有效處理包括黑鎢精礦、低品位黑白鎢混合礦在內(nèi)的各種鎢礦物原料； （2）流程短，對(duì)任何原料都不用預(yù)磨礦，即省去了常壓攪拌浸出工藝及高壓浸出工藝中必不可少的磨礦過程。特別是在處理黑白混合精礦時(shí)，常壓攪拌及高壓浸出工藝堿用量大，浸出液中堿含量高，須

54、經(jīng)濃縮結(jié)晶回收堿工序后才能接凈化過程。而本工藝堿用量少，堿可不必回收； （3）回收率高，雜質(zhì)浸出率低，能耗低。 缺點(diǎn)： 球磨筒用的耐高堿、高溫與機(jī)械沖擊的抗磨材料昂貴，浸出設(shè)備一次投資大，生產(chǎn)規(guī)模小。 2）酸分解法 酸分解法是目前工業(yè)上處理白鎢精礦的主要方法，它應(yīng)用鹽酸或硝酸與鎢精礦反應(yīng)生成不溶于酸的鎢酸和可溶于酸的大部分雜質(zhì)氯化鹽或硝酸鹽，從而實(shí)現(xiàn)鎢與雜質(zhì)的初步分離。 鎢礦物與鹽酸的化學(xué)反應(yīng)方程式為： 白鎢礦： CaWO4(s)+2HCl(aq)= H2WO4(s)+CaCl2(aq) 黑鎢礦： MnWO4(s)+2HCl(aq)= H2WO4(s)+MnCl

55、2 (aq) FeWO4(s)+2HCl (aq)= H2WO4(s)+FeCl2(aq) 圖2-2 鹽酸分解處理白鎢精礦原則流程 用酸分解法不僅可處理白鎢精礦，也可處理黑鎢精礦。但是在酸浸出過程中，礦石中磷和砷的含量對(duì)浸出過程有重要影響，當(dāng)這些雜質(zhì)含量高時(shí)，浸出過程中形成的磷酸和砷酸容易和鎢酸形成可溶的雜多酸，從而造成分解母液中鎢損增大，使回收率急劇降低。 酸分解過程的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： （1）工藝簡單，反應(yīng)溫度較低，生產(chǎn)成本低。適用于處理鎢含量高，甚至鎢含量低的白鎢精礦； （2）浸出過程具有除鉬作用，在酸浸過程由于鉬酸在酸中的溶解度較大，如利

56、用還原劑可除去一部分雜質(zhì)鉬； 缺點(diǎn)： （1）酸分解法對(duì)原料要求嚴(yán)格，基本上只能處理高品位、雜質(zhì)含量少的鎢精礦，而不能處理磷砷含量高的鎢礦。當(dāng)處理低品位礦時(shí), 則所得鎢酸需堿溶后再凈化處理,流程增長,相關(guān)指標(biāo)會(huì)下降； （2）后續(xù)工藝流程較長，其氨溶或堿溶過程消耗化工原料，且渣中鎢含量較高，需進(jìn)一步處理，造成工藝過程總的回收率降低； （3）酸浸出過程污染嚴(yán)重，操作環(huán)境較差，浸出過程酸對(duì)設(shè)備有嚴(yán)重腐蝕，過程生成的氫氟酸也嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，使生產(chǎn)過程的設(shè)備難以選擇。 3）蘇打高壓浸出法 蘇打高壓浸出法可用于處理白鎢精礦及黑白鎢混合礦及黑鎢礦，國外應(yīng)用較多，圖2-3

57、是其原則流程圖。其過程的實(shí)質(zhì)是在180~230℃條件下，將鎢礦原料與蘇打溶液進(jìn)行反應(yīng)，使鎢以Na2WO4形態(tài)進(jìn)入溶液，而鈣、鐵、錳以碳酸鹽（鐵部分一氧化物）形態(tài)進(jìn)入渣，過濾是鎢與鈣、鐵、錳等主要雜質(zhì)實(shí)現(xiàn)初步分離。 其浸出過程化學(xué)反應(yīng)方程式為： 白鎢礦： CaWO4(s)+Na2CO3(aq)= Na2WO4(aq)+CaCO3(s) Ka=2.347（25℃） 黑鎢礦： FeWO4(s)+Na2CO3(aq)= Na2WO4(aq)+FeCO3(s) Ka=0.26（25℃） MnWO4(s)+Na2CO3(aq)=Na2WO4(aq

58、)+MnCO3(s) Ka=2.1×103（25℃） 在工業(yè)生產(chǎn)條件下，F(xiàn)eCO3幾乎全部水解： FeCO3+H2O=FeO+H2CO3 Ka=4.4×104 當(dāng)有氧化劑存在下，F(xiàn)eO和MnCO3可進(jìn)一步被氧化,這些反應(yīng)有利于進(jìn)出過程的進(jìn)行： FeO+1/2O2=Fe2O3 3MnCO3+1/2O2=Mn2O3+3CO2 由以上反應(yīng)及其反應(yīng)平衡常數(shù)可知：在蘇打適當(dāng)過量的條件下，白鎢礦和黑鎢礦都能被蘇打溶液分解，而且在有氧化劑的條件下，更有利于黑鎢精礦的分解。 圖2-3 蘇打高壓浸出法分解鎢礦原則流程 蘇打高壓浸出的特點(diǎn)

59、如下： 優(yōu)點(diǎn)： （1）技術(shù)成熟，適用性廣，基本上能夠處理各種類型的礦石； （2）溫度升高，有較高的鎢浸出率，而雜質(zhì)浸出率不會(huì)增加，處理能力大； （3）既能很好的處理我國目前多用的黑鎢礦，又適應(yīng)我國鎢資源向白鎢礦轉(zhuǎn)性的要求。 缺點(diǎn)： （1）碳酸鈉的消耗量大，約為理論量的3.5~5倍，在處理較低品位礦時(shí)，碳酸鈉耗量高達(dá)5~6倍，而目前沒有非常經(jīng)濟(jì)的方法對(duì)其進(jìn)行回收，造成原料的極大浪費(fèi)和廢料量的增加。若添加蘇打回收工藝，使流程加長，設(shè)備增加； （2）過程在高溫（180~230℃）和高壓（1.2~2.6MPa）下進(jìn)行，工作溫度高、

60、工作壓力大，設(shè)備材質(zhì)及加工難以解決； （3）設(shè)備復(fù)雜，不易控制，能耗很大； （4）在浸出過程中，由于碳酸鈉的濃度不能過高，因而設(shè)備利用系數(shù)小。 4）蘇打高溫?zé)Y(jié)—水浸法 蘇打高溫?zé)Y(jié)－水浸法是一種經(jīng)典的鎢冶煉方法。它既適用于處理黑鎢精礦，也適用于處理白鎢精礦和黑白鎢混合的低品位礦物。蘇打高溫?zé)Y(jié)－水浸法是在高溫下使鎢精礦與碳酸鈉發(fā)生燒結(jié)，最后生成可溶性鎢酸鹽的分解過程。 其主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下： 黑鎢礦： （Fe，Mn）WO4+Na2CO3=Na2WO4+ FeO（MnO）+ CO2 當(dāng)有氧化劑存在時(shí)，存在如下反應(yīng)： （Fe，Mn）W

61、O4+Na2CO3+1/4O2=Na2WO4+1/2 Fe2O3（或Mn3O4）+ CO2 白鎢礦： 當(dāng)無SiO2時(shí)： CaWO4+ Na2CO3=Na2WO4+ CaCO3 Ka=2.5×10-4 加入SiO2時(shí)： CaWO4+ Na2CO3+SiO2=Na2WO4+2CaOSiO2 蘇打高溫?zé)Y(jié)——水浸法工藝的主要特點(diǎn)是： 優(yōu)點(diǎn)： （1）原料適應(yīng)性廣，礦石不需要細(xì)磨，能夠處理各種類型的鎢礦，特別是適合處理低品位礦； （2）工藝成熟，成本低，溫度高，反應(yīng)速度快。 缺點(diǎn)：

62、 （1）其流程長，金屬回收率較低，需要返渣，雜質(zhì)溶出率高，后續(xù)除雜工序負(fù)擔(dān)高； （2）設(shè)備利用率低，生產(chǎn)效率低，原料和能源消耗高； （3）操作環(huán)境差，Na2CO3和Na2WO4的熔點(diǎn)低，其共晶溫度更低，容易結(jié)爐； （4）由于是火法冶煉，在需要大量的能耗的同時(shí)還對(duì)周邊的環(huán)境造成很大的污染，而且在后續(xù)步驟中也需要通過濕法中的水浸步驟不如濕法冶煉方便； （5）許多技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（如回收率、能耗等）低于上述各種濕法分解方法，又逐步被取代的趨勢。 5）熱球磨法 熱球磨分解法是近十幾年來國內(nèi)首創(chuàng)的一種分解方法，它是在機(jī)械活化技術(shù)以及前述傳統(tǒng)苛性鈉分解工藝的基礎(chǔ)

63、上發(fā)展起來的一種新工藝。目前已在國內(nèi)多家工廠應(yīng)用。 該方法將球磨和礦石分解兩個(gè)工序合并，將磨礦過程對(duì)礦物的機(jī)械化活化作用、強(qiáng)烈攪拌作用及浸出時(shí)的化學(xué)反應(yīng)有機(jī)地結(jié)合在一起，使礦物在低堿用量下得到充分分解。省去了傳統(tǒng)分解法中的磨礦工序，克服了幾種傳統(tǒng)方法對(duì)原料局限性大的缺陷，具有流程短，對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，分解效果好，金屬回收率高，設(shè)備單位容積處理能力大等特點(diǎn)。但其設(shè)備有待于進(jìn)一步大型化，以滿足一些大型廠家的要求。 6）氯化法 氯化法因其分解率高，金屬回收率高而受到人們的親睞。這個(gè)方法還很容易蒸餾提純，且氯化物還原易于制取超細(xì)粉末或鍍層，易于綜合回收利用。 其主要反應(yīng)原理如下： WO2C

64、l2 WOCl4 WCl4 WCl6 CO2 CO FeCl3 FeCl2 FeWO4+Cl2+C + + 7）氟化法 鎢礦物的氟化物浸出法是非常有前途的鎢礦石分解方法之一，它是用氟化物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的苛堿或蘇打浸出鎢礦的工藝，現(xiàn)在研究較多的浸出劑有NaF和NH4F+NH4OH。 其主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下： CaWO4(s)+2NaF(aq)=Na2WO4(aq)+ CaF2(s) 225℃時(shí) Kc=24.5 CaWO4(s)+2NH4F(a

65、q)=(NH4)2WO4(aq)+ CaF2(s) 20℃時(shí) Kc=43.3 氟化法浸出的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： （1）平衡常數(shù)大，試劑用量小； （2）選擇性大，特別適用于處理低品位礦； （3）所得到的溶液純凈，廢渣（CaF2）可利用。 2.2.3 工藝流程的確定 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)8000噸APT的堿分解車間，按產(chǎn)量來說屬于大規(guī)模生產(chǎn)。根據(jù)原料，生產(chǎn)規(guī)模，經(jīng)濟(jì)效益來確定工藝[9]。 1）苛性鈉高壓浸出法 采用此法處理黑白鎢混合礦時(shí)，很明顯，不容易處理以白鎢礦為主的黑白鎢混合礦，而且能耗高，污染嚴(yán)重，流程長，堿用量大，回收率低，添加

66、劑用量也大，所以不可能采用這類方法。 2）鹽酸分解 酸法主要用于處理優(yōu)質(zhì)白鎢精礦，不易于處理磷砷含量高的鎢礦。本設(shè)計(jì)任務(wù)中原料中含P較多，礦成分復(fù)雜，為了保證產(chǎn)品APT的質(zhì)量，所得鎢酸需堿溶后再凈化處理，流程增長，有關(guān)指標(biāo)會(huì)下降。不僅使耗酸量增大，而生成的氫氟酸會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕損失；為提高設(shè)備的耐蝕性，對(duì)內(nèi)襯材料有很高要求。因此，不采用此法處理這種黑白鎢混合礦。 3）蘇打高壓浸出法 蘇打壓煮過程在高溫（180~250℃）和高壓（1470~2450kPa）下進(jìn)行，這一技術(shù)在大型鎢冶煉廠不難解決。我國鎢資源向白鎢礦轉(zhuǎn)型，蘇打高壓浸出法正迎合了這種現(xiàn)狀，采用這種分解方法對(duì)企業(yè)日后的發(fā)展是極其有利的。雖然由于浸出液中Na2CO3濃度不能太高（一般為100~150g/l），使設(shè)備利用系數(shù)小，但綜合此法優(yōu)缺點(diǎn)，與其它工藝方案比較，仍然是較理想的工藝選擇。 4）機(jī)械活化堿分解（熱球磨）法 該方法將球磨和礦石分解二個(gè)工序合并，將磨礦過程對(duì)礦物的機(jī)械化活化作用、強(qiáng)烈攪拌作用及浸出時(shí)的化學(xué)反應(yīng)有機(jī)地結(jié)合在一起，使礦物在低堿用量下得到充分分解。此法流程短，對(duì)礦物原料適應(yīng)廣，包括