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冶金百科 | 钨钼冶金 - 钨冶金(二)

2023-10-16 10:16:36 来源:中冶有色技术网
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简介:为什么要进行纯钨化合物的制取,有哪些方法? 答:用碱法分解钨矿原料所得的粗钨酸钠溶液及酸法分解白钨精矿所得的粗钨酸中,都含有较多的杂质元素,因此需要对粗钨酸钠溶液及粗钨酸进行进一步处理。其目的是一方面可以保证产品三氧化钨或者APT具有较高的纯度,另方面保证产品具有一定的物理性能。为达到上述要求,工业上净化粗钨酸钠溶液以生产三氧化钨或APT主要方法有:化学净化法、萃取法以及离子交换法。
为什么要进行纯钨化合物的制取,有哪些方法?

答:用碱法分解钨矿原料所得的粗钨酸钠溶液及酸法分解白钨精矿所得的粗钨酸中,都含有较多的杂质元素,因此需要对粗钨酸钠溶液及粗钨酸进行进一步处理。其目的是一方面可以保证产品三氧化钨或者APT具有较高的纯度,另方面保证产品具有一定的物理性能。为达到上述要求,工业上净化粗钨酸钠溶液以生产三氧化钨或APT主要方法有:化学净化法、萃取法以及离子交换法。

碱法粗钨酸钠溶液净化除硅、磷、砷的基本原理是什么?

答:钨和硅均可从钨酸钠溶液中沉淀下来,但沉淀所需条件不同。如硅的沉淀发生在较低的碱度下(pH=8~9.2),而钨在此条件下不产生沉淀。通常加入稀盐酸将钨酸钠溶液的碱度控制到刚好使硅产生沉淀,而钨不沉淀的程度,过滤后将硅从钨酸钠溶液中分离出去。向除硅后的溶液中加入氯化镁溶液,使磷和砷分别以磷酸镁和砷酸镁的形式沉淀出来,而钨不产生类似的沉淀,从而将钨与磷、砷分离。

粗钨酸钠溶液的净化如何操作?

答:实际生产中除硅和除磷、砷在一个槽中同时进行,先用蒸汽加热污酸钠溶液至沸腾,向溶液中加入稀盐酸,使其碱度下降至pH=8~9,再向溶液中加入一定量的氯化镁溶液,然后煮沸2h,目的是为了使硅呈大块凝聚,静置过滤后即可得到钨酸钠净化液。

三硫化钼沉淀法除钼的原理是什么?

答:三硫化钼沉淀法除钼包括硫代化和MoS3沉淀两个过程。含钼的粗钨酸钠溶液在pH值为7.5~8.5条件下加入硫化剂(NaHS、Na₂S、H₂S等),MoO2-4能优先与硫化剂作用生成硫代钼酸钠:

Na₂MoO₄+4NaHS=Na₂MoS₄+4NaOH     (7-3)

Na₂MoO₄+4Na₂S+4H₂O=Na₂MoS₄+8NaOH     (7-4)

Na₂MoO₄+4H₂S=Na₂M₀S₄+4H₂O     (7-5)

由于MoO2-4与硫化剂作用生成MoS的平衡常数很小,因此MoS2-4的硫代化反应优先进行,因此在硫化剂比理论量(按MoO2-4计)过量不多的情况下,很少形成Na₂WS₄,不致造成WS₃的沉淀损失。
将硫化后的溶液用盐酸酸化至pH值为2.5~3,硫代钼酸盐便分解析出三硫化钼沉淀:

Na₂MoS₄+2HCl= MoS3↓+2NaCl+H₂S (7-6)

溶液酸化也可使用硫酸。除钼过程中,溶液中的一些重金属杂质也能生成硫化物沉淀除去。除钼后的滤液中钨以偏钨酸钠的形态存在,对后道工序的白钨沉淀不利,为了破坏这种偏盐,需加NaOH将pH值调到9左右,煮沸使钨转化为正钨酸盐。

如何从钨酸钠溶液中制取钨酸沉淀物?

答:从钨酸钠溶液中制取钨酸沉淀物通常有两种方法:一种是将氯化铵加入到钨酸钠溶液中,使钨呈铵钠复盐结晶析出,再用盐酸分解复盐结晶,从而获得钨酸沉淀物,此法适用于小规模生产;另一种是把氯化钙溶液加入到钨酸钠溶液中,沉淀出钨酸钙即人造白钨,钨酸钙再与盐酸作用得到钨酸沉淀物。

如何制备人造白钨?

答:人造白钨沉淀在带搅拌的钢制槽中进行,操作时先往钨酸钠溶液中加入少量碱,将溶液的碱度调整到0.3%~0.7%,过低时沉淀不完全,过高时沉淀出的钨酸钙体积很大,且杂质较多,然后用蒸汽将溶液加热至90℃左右,并同时加入氯化钙溶液,直至钨以钨酸钙全部沉淀出来为止。

用钨酸钙如何制备钨酸?

答:用盐酸可将钨酸钙分解成钨酸和氯化钙,钨酸在盐酸中的溶解度极小而氯化钙却完全溶解于盐酸中,分离钨酸和氯化钙便可得到钨酸。反应过程中要控制一定的酸度和温度,酸度过低易造成钨酸钙分解不完全,使生成的钨酸中含有较高的杂质;温度过低易生成白色胶态钨酸,给钨酸的过滤和洗涤造成困难,且白色胶态钨酸的体积大、颗粒细,容易吸附溶液中的杂质;分解完全后,所生成的黄色钨酸用真空抽滤法过滤并进行多次洗涤以洗去吸附的杂质。

如何用钨酸制备WO3?

答:钨酸可看做是由WO₃和水组成的化合物,在500℃下,钨酸能够完全脱水而生成WO₂。工业上将钨酸在750~850℃直接进行煅烧可制备工业纯WO₃;将钨酸溶解于氨水中,然后蒸发溶液,析出仲钨酸铵晶体,再将其焙解,即可得到化学纯或高纯WO₃。

白钨矿酸法制备WO₃有哪些工序?

答:酸法工艺具有流程短、回收率高、原材料消耗低、设备制造简单、占地面积小、操作人员少、产品成本低等特点。但酸法工艺存在酸雾重、劳动条件差、设备防酸腐蚀等问题。酸法处理白钨精矿制取三氧化钨一般分为4个工序。

(1)精矿盐酸分解。白钨矿的主要成分是钨酸钙,它和人造白钨一样易盐酸分解,分解后生成钨酸和氯化钙,过滤分离钨酸和氯化钙;分解时由于在精矿颗粒表面上最先生成的钨酸薄膜能阻碍颗粒内部与酸继续反应,所以分解前将精矿磨细至50μm280目),分解过程同时也可除去部分杂质,如磷、砷、钙铂等,精矿分解率可达99%。

(2)粗钨酸的净化。精矿经盐酸分解后所得钨酸中仍含有一定量杂质及量未分解的精矿,必须进行净化。钨酸可溶于氨水中,杂质硅、钙等及未分解的少量精矿则留在残渣中,经过滤将其分离。过滤后的钨酸氨溶液用与碱法相同的方法除去磷、砷,钼积累到一定程度再回收。

(3)仲钨酸铵结晶析出。用仲钨酸铵结晶法使钨从钨酸铵溶液中析出。

4)WO₃的制备。仲钨酸铵在450~600℃进行焙解即可得WO₃,温度控制的高低视所需颗粒大小而定,温度高,WO₃粒度大;温度低则粒度细。

仲钨酸铵结晶析出的基本原理是什么?

答:钨酸溶解于氨溶液的一个重要条件是溶液中含有过量氨,因此,若将钨酸铵溶液蒸发,氨大量挥发,溶液中的钨便以仲钨酸铵结晶的形式析出。仲钨酸铵结晶率一般应保持在80%左右,过度蒸发可提高产量,但易使结晶吸附大量的杂质。结晶后液含有大量杂质,可用盐酸分解返回重新处理。
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