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威尼斯注册送28处理湿法冶金清洁生产工艺

编辑:管理员    发布时间:2016/5/20 16:29:06

一种钨湿法冶金清洁生产工艺

    APT(仲钨酸按)是生产金属钨和碳化钨的重要中间产物。溶剂萃取工艺是APT生产的重要方法之一。现行的溶剂萃取工艺一个重要缺点是钨的溶剂萃取是在酸性介质(pH=2--3)中进行的,而钨矿又是采用碱分解,碱分解液中通常含有大量的游离碱,在处理低品位矿时更加如此。因此,该工艺需要消耗大量的无机酸去中和钨矿碱分解液,这样就使得有价的化工原材料一酸及存在于浸出液中的游离碱变成了萃余液中无用的无机盐。随着环保要求的日益严格,处理这种含盐量很高的萃余液就成为一个严重的问题。另外,在传统溶剂萃取工艺中,溶剂萃取仅起转型作用而没有除P, As, Si, F, Mo等杂质的功能,故需设专门的沉淀除杂工序,流程长且随沉淀渣损失的钨也相当多。

为克服现行溶剂萃取工艺中的以上问题,人们提出了一些新的方法。如Vadasdi等应用离子膜电解技术代替酸中和与酸化钨矿碱浸出液,回收碱并降低酸耗,但他们对钨的溶剂萃取没有进行改进,沉淀除杂工序仍是必不可少的。另外一类方法,即基于从碱性介质中直接萃取钨的方法能更加彻底地解决上述问题。对于苏打高压浸出白钨矿来说,前苏联科学家利用这种原理开发了一种钨湿法冶金清洁生产工艺’3, 4}。然而,苛性钠浸出是另外一种更为重要的钨矿分解方法,特别是对黑钨矿来说,在中国,绝大部分的钨生产厂家采用苛性钠浸出钨矿。本文在研究了季按盐直接从钨矿苛性钠浸出液中萃取钨的基础上,提出了一种新的钨湿法冶金清洁生产工艺。(威尼斯注册送28处理湿法冶金清洁生产工艺)

1新工艺的工艺流程

新工艺的工艺流程如图1所示。该新工艺包括3个主要工序,即苛性钠浸出、季按盐直接萃取钨和蒸发结晶APT。其中季按盐碱性直接萃取钨是一种新技术,而苛性钠浸出和蒸发结晶APT则是成熟技术。从图1可以看出,在新工艺中存在两个闭路循环,一个是水相的闭路循环,另一个是有机相的闭路循环,水相溶液和有机相均可循环使用。萃余液经石灰苛化处理后可返回浸出使用,浸出液中的游离碱得到了回收,过程没有酸的消耗且几乎没有废液排出。阴离子杂质P, As, Si, F等的去除和钨酸钠向钨酸按的转型在一个溶剂萃取工序中可同时完成。阴离子杂质P, As, Si, F等在溶剂萃取过程中留在萃余液中而与钨分离,然后在苛化过程中以沉淀渣的形式排出水相系统。(威尼斯注册送28处理湿法冶金清洁生产工艺)

 

2新工艺的实验基础

2.1萃取体系的选择

    新工艺的核心是从钨矿苛性钠浸出液中直接萃取钨。在强碱性介质中,钨以W042一形式存在于溶液中,故选择强碱性萃取剂季按盐进行钨的萃取。然而,在碱性介质中直接萃钨关键的是选择季按盐萃取剂的合适盐型和合适的无机按盐反萃剂,这也是在研究碱性介质直接萃取钨一直未取得突破的关键所在。通过大量的实验对萃取体系进行了选择,结果发现,以碳酸根型季按盐为萃取剂,碳酸氢按为反萃剂,苛性钠溶液为再生剂的萃取系统可很好地实现从钨矿苛性钠浸出液中直接萃取钨,从而在从钨矿苛性钠浸出液中直接萃取钨上取得了突破。从钨矿苛性钠浸出液中直接萃取钨可表示如下:

 

实验采用的有机相为季按盐N263、煤油和高碳醇的混合物。在萃取前,将季按盐转为碳酸根型。在综合考虑相分离、平衡常数和萃取容量等因素的基础上,通过实验选择确定了有机相组成,即40 0 o N263, 20%仲辛醇,其余为煤油的有机相’6i2. 2料液游离碱对钨萃取的影响

料液中苛性钠浓度对钨萃取的影响如图2所示。当料液州值在8. 513之间时,钨在两相中的分配比几乎不随料液pH值的升高而变化,只有当料液州值大于13时,钨的分配比才随料液州值的升高而下降。即使料液州值高达14时,钨的分配比值仍然下降不多。

2.3萃取等温线和反萃等温线

钨的萃取等温线如图3所示,碳酸根型季按盐可有效地从碱性介质中萃钨,其饱和容量接近60 g·L-1 WO3。钨的反萃等温线(见图4)显示碳酸氢按溶液可将有机相中的钨有效地反萃下来。

 

 

 

 

 

2.4杂质P, As, Si的萃取行为

实验还考察了存在于钨矿苛性钠浸出液中的有害阴离子杂质在萃取过程中的行为,图5显示了P, As, Si在钨萃取过程中在水相和有机相中的分配。由图5可知,在萃取过程中,绝大部分的P,As, Si留在萃余液中而与钨分离。实际上,FP,As, Si的萃取行为相似,故这些阴离子杂质均可在钨萃取过程中与钨分离。

 

2.5串级逆流模拟萃取与反萃取

    表12分别为在分液漏斗中模拟串级逆流萃取和反萃取的实验结果。表1显示,通过串级逆流萃取,钨的萃取率可达99.8%,同时P, As, Si的除去率达97%以上。表2显示通过串级逆流反萃取,钨的反萃率可达99. 5%以上,反萃液中P/WO3, AsWO3, SiWO3小于0. 3 X 10-4,完全符合生产零级APT的要求,这说明了碱性萃取过程的良好除杂效果。从表12还可以看出,料液中的大部分Cl-在萃取过程中萃入有机相,但萃入有机相中的Cl-仅有一部分在反萃过程中进入反萃液。故Cl-会在萃取循环中于有机相中积累,积累在有机相中的Cl-会降低有机相的萃钨容量。故必需严格控制料液中Cl-的含量。

 

 

 

 

 

3讨论

与传统工艺比较,在新工艺中,没有专门的除杂工序。在季按盐直接萃钨过程中,钨进入有机相而将杂质P, AS, si, F等留在萃余液中,从而实现杂质P, AS, si, F与钨的分离。然而,在水相溶液的闭路循环中,萃余液要返回浸出工序,故必需控制阴离子杂质在水相中的积累。实际上,由于存在一个苛化工序,P, AS, si, F是不会在浸出液中积累的。P, AS, si, F在碱性的萃余液中分别以PO43-,  AsO43-,   sSiO32- ,  F-阴离子形式存在,从表3可知,这些阴离子的钙盐的溶解度非常小,故这些阴离子杂质可在苛化工序中以钙盐沉淀的形式除去。由此可知,萃余液的苛化不仅是一个将苏打转化为苛性钠的过程,同时还是一个除杂过程。传统的化学沉淀法除P, As, Si, F是在浸出液中进行的,其中的钨含量高,故随沉淀渣损失的钨相对较高。而在新工艺中,沉淀除P, As, Si, F杂质是在萃余液中进行的,其中钨含量极低,故随沉淀渣损失的钨非常小。前面提到,Cl-与季按盐的亲合力较大,Cl-会在萃取循环中于有机相中积累而降低萃取剂的萃钨容量,从而影响有机相的循环使用。故必须严格控制浸出液中Cl-浓度。实际上,浸出液中的Cl-一主要来源于浸出剂苛性钠,故只要严格控制浸出剂苛性钠中的Cl-含量就可解决这一问题。目前,随着氯碱工业中离子膜电解技术的广泛应用,获得低Cl-含量的苛性钠非常容易。

 

    铂是钨湿法冶金过程中的另外一个需要特别关注的杂质。铂和钨的性质非常相似,实验显示,在季按盐萃钨过程中,铂与钨无法分离。故采用这种工艺处理含铂量较高的钨矿时需要专门的除铂工序。大家认为用分离硫代铂酸盐的方法在反萃液中除铂适于在本工艺中使用。

    根据以上分析,与现行的溶剂萃取工艺相比,新工艺具有明显的优点,该工艺缩短了工艺流程,降低了酸碱消耗,提高了钨的收率,并大大地降低了废水的排出量。故新工艺是一个钨湿法冶金的清洁生产工艺。

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