第一情报 ---化学工业

基于硫磷混酸协同分解技术的钨冶金工艺

供稿人:吴春莹  供稿时间:2019-1-31   关键字:硫磷混酸协同分解  白钨矿  黑钨矿  

2019年1月8日,2018年度国家科学技术奖在北京揭晓。由中南大学和厦门钨业股份有限公司的研究人员共同完成的“基于硫磷混酸协同浸出的钨冶炼新技术”项目获得国家技术发明奖二等奖。

钨具有熔点高、硬度大、化学性质稳定、导电性好、抗磁性和耐腐蚀性高等优点,目前主要应用于汽车、钢铁、能源等行业。近年来,新型钨基材料如超细、纳米、耐磨等高性能硬质合金和超硬材料发展迅猛,带动了钨的需求增加。由于钨的优良特性和不可替代性,世界各国相继把钨列入战略性矿产目录,如2009年日本将钨列为31种保障战略稀有金属之一,2010年欧盟将钨列为14种关键原材料之一,我国在《全国矿产资源规划(2016-2020)》中也将钨列为24种战略性矿产之一。

全球钨矿资源分布极不均衡,我国钨矿资源最为丰富,储量占全球的60.44%,其中白钨矿占钨资源储量的2/3以上。尽管我国在钨冶金技术研发中取得了重大成果,但存在的问题日益凸显:一是低品位白钨矿资源开发困难;二是白钨矿资源禀赋差,复杂难选;三是伴生元素利用率低,环境问题日益严峻。因此,如何实现低品位、复杂难选的共伴生钨资源的高效清洁利用,关系到我国钨工业的可持续发展,具有重要的战略意义。

基于杂多酸的技术思路,中南大学和厦门钨业股份有限公司的研究人员开发了常压清洁处理白钨矿的硫磷混酸协同分解新工艺。该工艺在酸性条件下进行,采用价格低廉、无挥发性的硫酸为浸出剂,磷酸为络合剂起到协同作用,使钨形成溶解度很大的磷钨杂多酸进入溶液,而钙形成硫酸钙进入固相。新工艺与国内外现有主流工艺技术参数的对比如下表所示。由表中数据可知,新工艺可在常压清洁高效地处理低品位共伴生钨矿,硫酸与磷酸的协同分解作用实现了钨钼磷的综合利用,母液循环实现了生产过程中废水的近零排放,高品质石膏浸出渣用作建材原料实现了渣的资源化利用,且加工成本降低了25%以上,经济和环保指标均优于国内外现有技术。

但是,该工艺只能处理白钨矿,不能分解黑钨矿和黑白钨混合矿。这主要是因为黑钨矿的结构相较于白钨矿更加稳定,即使有磷酸作为钨酸根的强络合剂,仍难以直接被酸分解。为此,研究人员又提出了将黑钨矿转型为白钨矿或开发硫磷混酸直接分解黑钨矿新技术的设想。

授权公告号为CN104928502B的专利提供了一种配入高磷白钨矿从黑钨矿或黑白钨混合矿中提取钨的方法,在钨矿物原料(黑钨矿或黑白钨混合矿)磨矿过程中,配入高磷白钨矿,进行细磨和调浆,得到的矿浆采用磷酸-硫酸进行分解,反应结束后所得浸出液提钨后,再补入硫酸返回浸矿。该发明的优点在于,突破了硫酸-磷酸混酸体系无法处理黑钨矿及黑白钨混合矿的限制,实现了黑钨矿及黑白钨混合矿在该体系下的在常温常压高效分解;可以综合利用高磷白钨矿中的磷,同时钨矿的分解率可达97%以上;所配入的磷在分解时生成磷酸,可用以全部弥补分解过程消耗的磷酸,节省了能源并降低了浸出成本;整个工艺过程操作方便,易于实现工业化。

申请号为201810331171.0的专利申请涉及一种硫磷混酸加压分解黑钨矿或黑白钨混合矿提取钨的方法,其主要改进点为,在用磷酸和硫酸的混合酸从黑钨矿或黑白钨的混合矿中提取钨的过程中,对反应体系进行加压处理,使其温度为110~250℃。该发明通过加压,在提取钨的过程中不需要额外地添加含钙的化合物对黑钨矿进行转化,可直接提取黑钨矿或黑白钨的混合矿中的钨,简化了生产工序,降低了生产成本。

申请号为201810333480.1的专利申请揭示了一种硫磷混酸加压逆流分解黑钨矿的方法,其主要改进点为,采用磷酸和硫酸的混合酸对黑钨矿粉的钨进行提取的过程中,对反应体系加压,控制反应温度为高于100℃,并在操作的过程中采用逆流分解的方法。该发明通过加压,在提取钨的过程中不需要额外地添加含钙的化合物对黑钨矿进行转化,即可实现直接提取富锡黑钨矿或富锡黑白钨的混合矿中的钨,简化了生产工序,降低了生产成本。通过逆流分解的工艺,可实现混合酸液的循环使用,进一步降低生产成本。

 

相关链接

1.曹飞,杨卉芃,王威,等.全球钨矿资源概况及供需分析.矿产保护与利用,2018(2):145-150. 

2.何利华,赵中伟,杨金洪.新一代绿色钨冶金工艺──白钨硫磷混酸协同分解技术.中国钨业,2017,32(3):49-53.

3.中南大学.一种配入高磷白钨矿从黑钨矿或黑白钨混合矿中提取钨的方法.CN104928502B.

4.中南大学.一种硫磷混酸加压分解黑钨矿或黑白钨混合矿来提取钨的方法.CN201810331171.0.

5.中南大学.一种硫磷混酸加压逆流分解黑钨矿的方法.CN201810333480.1.


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