钛的原子序数为22,是元素周期表中第四周期副族元素,即ⅣB族。钛金属具有银白色光泽,熔点1668℃,密度4.51g/cm³,是轻金属中的高熔点金属。
我国钨业已有百年发展历史,形成了比较完整的工业体系。我国钨资源储量世界第一,但是资源的不合理利用以及钨产业发展过程中暴露出来的一系列问题,已严重影响钨产业的健康、有序发展,威胁我国钨制造业的发展和生产安全。
近些年来,我国水污染控制技术获得突飞猛进,新技术层出不穷,新成果不断得到应用,看看国内10项国际领先的污水处理技术都有哪些?
钼冶炼的污染物主要来源于焙烧和冶炼工艺中的烟气5。焙烧烟气中含大量二氧化硫,最高浓度可达20g/m³;冶炼烟气中高浓度的氮氧化物达2g/m³,氟化物达300mg/m³(氮氧化物最高时可达5g/m³,氟化物可达900mg/m²)。按2011年钼产量计算,23.68万吨钼精矿可产生14.2万吨二氧化硫;71069t氧化银产量可产生 4.3万吨二氧化硫;49353t 钼铁产量可产生3454.7t氮氧化物和2961.1t氟化物。日焙烧钼精矿20000kg(45%品位)的钼冶炼厂,二氧化硫年排放量可达36000t,相当于三级市年排放总量的1/10。
钨冶炼的“三废”主要包括钨矿物分解过程的分解渣和除钼过程的除钼渣、离子交换和萃取过程中的废水,以及蒸发结晶过程和APT煅烧过程中的氨气。
金属钼粉的制备主要包括钼氧化物制备和钼氧化物还原两个阶段。传统的钼粉冶炼工艺都是以三氧化钼为原料经还原制取钼粉,三氧化钼的制取可采用多钼酸铵煅烧法生产,也可用钼焙砂升华法制得。
钼酸铵主要用于制取三氧化钼、金属钼粉,也用作生产钼催化剂、钼颜料等钼的化工产品的基本原料。钼酸铵的制取多以钼焙砂为原料,采用“钼焙砂浸出一溶液净化一钼酸铵结晶”的工艺路线进行生产。
辉钼矿湿法分解过程是将硫化钼氧化为可溶性的钼酸盐以进一步制取纯钼化合物,或使杂质进入溶液而钼大部分以钼酸的形态留在固相中,经干燥煅烧制取三氧化钼。
氧化钼块主要用于钢铁生产,产品粒度要求<=5mm,抗压强度>45MN/m2。氧化的钼块代替钼铁加人制液中,铜可以被铁、佳、错等元素充分还原,钼进入用水与钢液合金化,氧则与还原元素生成氧化物进入炉渣。
钨氧化物存在WO(a-WO)、WO或WO)(又称为β-钨氧化物)、WO 或WO2 2(Y-钨氧化物)以及WO2四种形态012,22)。工业上用于制取钨粉的原料着黄色氧化物(简称黄鹤)、蓝色氧化钨(简称蓝钨)和紫色氧化钨(简称紫钨)三种,在氧化性气氛下煅烧APT得到黄钨,在密闭条件下得到蓝色氧化钨或者紫色氧化钨。
苏打压煮分解:早在1941年,美国联合碳化物公司 Bishop 工厂就实现了苏打压煮法的产业化,随后在美国、苏联以及韩国等许多冶炼厂得到应用。苏打压煮法对原料的适应能力强,既可处理白钨精矿,又可处理低品位(WO含量小于5%甚至更低)的白钨矿,在提高苏打用量和添加适量NaOH的条件下还可处理黑白钨混合矿24。苏打压煮法的钨回收率高,渣含 WO可达0.5%左右,且杂质P、As、Si的浸出率较低。在180~230℃的温度下将钨矿物原料与苏打溶液反应,使钨以钨酸钠形态进入溶液,而钙、铁、锰以碳酸盐形态人渣,实现钨与杂质的初步分离。
硫磷混酸分解法主要用于白钨矿的常压分解,以硫酸为浸出剂,采用磷酸进行协同,使矿石中的钨以磷钨杂多酸的形态进入到溶液中,固液分离后得到磷氧酸溶液和浸出渣【26】,浸出渣的主要成分是石膏(CaSO&·xHO)。
近十年来,我国钨工业呈跨越式发展,钨产业的布局日臻合理,产品结构进一步改善,钨冶炼技术全球领先,钨冶炼装备不断创新。
随着全球向可再生能源的转变势头强劲,出现了一个关键挑战:如何在太阳能和风能不可用的时期有效储存能源。通过合作研究实现的氢燃料电池技术突破,通过用银替代催化剂中的铂金属,大幅降低了成本,标志着向经济实惠、高效的绿色能源存储迈出了重要一步。
NaOH分解工艺是目前国内制备仲钨酸铵(APT)的主流方法,国内80%以上的企业都采用这一生产工艺。NaOH与黑钨精矿、白钨精矿、黑白钨混合矿等发生反应,钨以NaWO形态进入溶液中,而铁、锰、钙等以难溶固体进入渣中与钨分离。NaOH分解法多采用立式高压反应釜,使用远红外辐射的方式加热,具有升温快、热效率高等特点。
给水处理主要是指将原水经过澄清、过滤、消毒、除臭、除味、除铁、软化、淡化和除盐等工艺流程,去除原水中所含的各种有害杂质,使之成为符合人们生活、生产用水水质标准的水。纯水制备,海水淡化,饮用水制备等都属于给水处理范畴。
钼属于元素周期表第五周期ⅥB族元素,原子序数42,原子量95.94,银灰色,熔点2610℃,沸点5560℃,密度10.22g/cm32~81。钼延伸性能较好,易于压力加工。金属钼在常温空气中比较稳定,500~600℃时会迅速氧化成三氧化钼;600~700℃会迅速氧化成三氧化钼挥发;高于700℃水蒸气将钼强烈氧化成MoO2。
钨属于元素周期表第Ⅵ副族,具有熔点高、沸点高、硬度高、耐磨和耐腐蚀性能优良等特点,熔点3410℃、密度19.35g/cm³。常温下的致密钨在空气中十分稳定,高于500~600℃迅速氧化生成WO。致密钨在常温下能耐几乎所有酸碱的侵蚀,高温和有氧化剂存在时能与某些酸碱反应。
稀土金属提纯及靶材制备技术。基于产业基础和当前国内外的技术现状,高纯稀土金属及靶材的未来的发展趋势主要为稀土金属提纯技术和装备突破、开发集成电路用溅射靶材及针对不同应用需求开发不同指标的高纯稀土金属。
依据我国离子吸附型稀土矿的分布特性和资源特点,可从以下几个方面深入开展离子吸附型稀土矿绿色提取技术研究:(1)离子吸附型稀土矿的地球化学。探讨稀土元素在风化体系中的迁移富集规律,进一步证实稀土配分的铈亏效应、富铕效应、分馏效应和钆断效应,丰富稀土元素的地球化学和无机化学理论。
随着国民经济的迅速发展,尤其是新材料技术的进步,国内外对高纯稀土化合物的需求量将逐年增加,环保的压力也将逐渐增大。为此,国家环保部颁布了世界首部《稀土工业污染物排放标准》,严格控制氨氮等排放限值,进一步提高了企业的环保要求,迫使稀土企业追寻具有环保优势和成本优势的稀土化合物高效清洁制备技术。
由于环保及生产成本等问题,国外的稀土冶炼分离企业基本于21世纪初关闭或停产,将精力主要投入于特殊稀土化合物材料的研制,掌握着稀土化合物材料高端市场的核心知识产权。2008年后,我国政府加强对稀土工业政策管控引起了美国、日本、欧盟等国家和地区的强烈反响和高度关注,开始前所未有地重视稀土资源开发,并从资源勘探、开采加工、采购、战略储备、回收利用到研发替代稀土的其他新材料,在各个环节寻求建立应对策略,也陆续恢复稀土冶炼分离生产,到2018年,真正形成新产能的主要是澳大利亚Lynas在马来西亚关丹的冶炼分离项目。
熔盐电解法制备稀土金属始于1875年,W.希尔布兰德(Hillebrand)和T. 诺顿(Norton)首次开展了电解熔融氯化物制取稀土金属研究。1902年,W.婚斯曼(Munthman)首次提出用稀土氧化物熔于熔融氟盐中作为电解稀土的熔体。
我国从20世纪50年代开始进行稀土冶炼分离工艺研究,20世纪70年代开始产业化,20世纪80年代,随着我国自主开发的硫酸法冶炼包头混合型稀土矿及溶剂萃取分离稀土等先进技术的突破,生产成本大幅度降低,世界稀土产业的格局从此发生了巨大变化。我国已经建立了完整的稀土工业体系,稀土冶炼分离工艺技术居世界领先水平,成就了世界生产大国的地位。稀土提取与冶炼分离领域居于世界领先水平,尤其是近些年来,一批新型绿色高效提取分离技术、节能降耗工艺相继得到广泛应用,使得绿色清洁水平大幅提升。
2008年以来,为了保护稀土资源,减少环境污染,我国出台了一系列政策和管理规定,引起了以美国和日本等主要稀土消费国的“恐慌”,稀土价格大幅度提升。为保证稀土原料供应,国际上掀起了稀土资源开发热潮,停产的国外企业纷纷恢复或扩大生产,并启动一大批稀土资源勘探、开采项目,世界稀土生产与供应格局发生变化。
近年来,针对稀土生产的环保问题,国家出台了若干政策法规,并开展了严格整治行动。环保部于2011年1月24日颁布世界首部《稀土工业污染物排放标准》(GB26451——2011),对现有和新建稀土工业企业生产设施水污染物和大气污染物排放限值、监测和监控都做出了明确要求;2011年5月10日,《国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》(国发〔2011〕12号)中明确指出“鼓励企业利用原地浸矿、无氨氮冶炼分离、联动萃取分离等先进技术进行技术改造。
包头稀土研究院成功研制了工业规模新型节能稀土金属电解槽及其尾气处理配套技术,并开发了高温氟盐腐蚀条件下具有稳定性能的绝缘材料,实现了新槽型工业规模稳定运行。