專利名稱：鎢冶金原料制取金屬鎢粉的工藝的制作方法
專利說明鎢冶金原料制取金屬鎢粉的工藝 本發(fā)明涉及一種鎢的冶金方法，特別是由鎢冶金原料，即含鎢礦物原料和二次原料制取金屬鎢粉的工藝。由鎢冶金原料和二次原料制取金屬鎢粉一般需經(jīng)過下列主要階段(1)鎢原料的堿分解。使原料中的鎢與NaOH作用生成可溶性的鎢酸鈉進(jìn)入溶液，溶液中一般還有過剩的NaOH及磷、砷、硅、鉬等雜質(zhì)的鈉鹽。
(2)濃縮結(jié)晶回收NaOH。
(3)鎢酸鈉溶液進(jìn)一步凈化除磷、砷、硅、鉬并轉(zhuǎn)型成鎢酸銨溶液。
(4)由鎢酸銨溶液蒸發(fā)結(jié)晶制取仲鎢酸銨(APT)。
(5)由APT制取蘭色氧化鎢(或黃色氧化鎢)進(jìn)而氫還原制取金屬鎢粉。
為完成其中的凈化除雜和轉(zhuǎn)型任務(wù)，工業(yè)上常用的方法有傳統(tǒng)的化學(xué)法、鎂鹽凈化—萃取法、鎂鹽凈化—離子交換法以及強(qiáng)堿性陰離子交換法，這些方法中最先進(jìn)的為我國自行開發(fā)的強(qiáng)堿性陰離子交換法。由鎢礦物原料用強(qiáng)堿性陰離子交換法制取鎢粉的流程綜合如

圖1所示。
強(qiáng)堿性陰離子交換法盡管是現(xiàn)有方法中最先進(jìn)的，但仍有許多不足，主要是交前液中WO3的濃度限制在20g/l以下，不僅導(dǎo)致水耗量大、廢水體積大，而且廢水中雜質(zhì)砷、磷等被嚴(yán)重稀釋，難以治理；此外，離子交換工序的投資占整個由原料到APT總投資的30％左右，其原材料費(fèi)占生產(chǎn)APT原材料費(fèi)的35％左右，因此本方法旣是一個髙效除雜轉(zhuǎn)型的方法，同時又是一個廢水排放量大、投資高、費(fèi)用較高的方法。而其他的凈化除雜和轉(zhuǎn)型的方法如鎂鹽凈化——萃取法等方法，同樣具有上述缺點，甚至更明顯。因此在鎢冶金中用其他工藝取代上述工藝，是提高鎢冶金效率的關(guān)鍵。本發(fā)明實質(zhì)是在堿分解過程中采取措施抑制雜質(zhì)的浸出、利用粗鎢酸鈉溶液濃縮結(jié)晶回收NaOH的過程中除去大部分雜質(zhì)、從而使鎢酸鈉溶液中的雜質(zhì)含量達(dá)到凈化后要求的基礎(chǔ)上，將NH4Cl加入上述純Na2WO4溶液中，直接蒸發(fā)、結(jié)晶得銨鈉復(fù)鹽，銨鈉復(fù)鹽再氫還原制取鎢粉。
本發(fā)明對上述Na2WO4溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶的技術(shù)條件為Na2WO4溶液中WO3濃度為180～250g/l，PH值為7.5～8.5，WO3/NH4Cl的質(zhì)量比為1.6～1.8，溫度為85～100℃，生成銨鈉復(fù)鹽的反應(yīng)為10Na2WO4+6NH4Cl+12HCl+9H2O＝3(NH4)2O·Na2O·10WO3·15H2O+18NaCl在本過程中不僅實現(xiàn)了結(jié)晶，使鎢由溶液進(jìn)入晶體，同時在很大程度上完成了轉(zhuǎn)型任務(wù)。此外，在銨鈉復(fù)鹽結(jié)晶的過程中還可以進(jìn)一步除去磷、砷、硅、鉬等雜質(zhì)。
所得的銨鈉復(fù)鹽可按下列兩種方法之一生產(chǎn)金屬鎢粉(1)首先直接在350～450℃氫氣氛中轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)品在成分和外觀上類似常規(guī)工藝的蘭鎢，定義為“類蘭鎢”，或在600～700℃下鍛燒成“類黃鎢”，再在750～850℃下氫還原，此時90％的鎢被還原成鎢粉，其他的以Na2WO4形態(tài)存在，水洗除去Na2WO4后，即得合格鎢粉。
(2)將銨鈉復(fù)鹽與NH4Cl作用轉(zhuǎn)型得APT，其反應(yīng)為6{3(NH4)2O·Na2O·10WO3·15H2O}+14NH4Cl＝5{5(NH4)2O·12WO3·5H2O}+12NaCl+2HCl+64H2OAPT再按常規(guī)工藝轉(zhuǎn)化成蘭鎢，進(jìn)而氫還原得鎢粉。
本發(fā)明的主要優(yōu)點有流程短，去掉了現(xiàn)行工藝中的除雜轉(zhuǎn)型過程，節(jié)省了該工藝所需要的全部投資；環(huán)境效益好，基本上沒有廢氣、廢水排放；全流程基本上封閉，為進(jìn)一步提高金屬回收率創(chuàng)造了有利條件。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1強(qiáng)堿性陰離子交換法制取鎢粉的流程圖。
圖2本發(fā)明用鎢冶金原料生產(chǎn)鎢粉的流程圖。實施方式1用NaOH分解鎢精礦所得的粗Na2WO4溶液含WO3225g/l，NaOH60g/l，As/WO3＝0.007×10-2，Si/WO3＝0.05×10-2，取上述溶液200ml進(jìn)行濃縮結(jié)晶，濃縮結(jié)晶所得的鎢酸鈉晶體溶解，控制溶解液中WO3濃度為250g/l，PH值為8.5，按WO3/NH4Cl的質(zhì)量比為1.8，加入固體NH4Cl，控制溫度為85℃進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得銨鈉復(fù)鹽51g，取上述銨鈉復(fù)鹽晶體15g在450℃下在氫氣氛下處理2小時得“類蘭鎢”，經(jīng)光譜分析其中含As6.8×10-6，Si4×10-6，苻合GB10116-88APT-0級標(biāo)準(zhǔn)，將其直接在750℃下氫還原，水洗除去殘余的鎢酸鈉后，得鎢粉8.1g，其粒度90％以上在1-0.5μm以內(nèi)。
實施方式2實施方式1所述的銨鈉復(fù)鹽25g與含NH4Cl200g/l的溶液100ml在90℃下進(jìn)行轉(zhuǎn)型，使之轉(zhuǎn)化成APT，然后按常規(guī)的“蘭鎢-氫還原工藝”制取鎢粉，得鎢粉14.5g，其粒度90％以上在0.5～1.5μm范圍內(nèi)。
實施方式3用氧化—堿浸法處理廢硬質(zhì)合金所得的Na2WO4溶液含WO3250g/l，取溶液200ml，中和到PH為7.5左右，按WO3/NH4Cl的質(zhì)量比為1.6，加入固體NH4Cl，控制溫度為95℃進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得銨鈉復(fù)鹽55g，取上述銨鈉復(fù)鹽15g，在650℃下鍛燒2小時得“類黃鎢”，再在850℃下氫還原2小時，水洗除去殘余的鎢酸鈉后，得鎢粉8g，其粒度90％以上在0.5～1.0μm范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種由鎢冶金原料制取金屬鎢粉的工藝，其特征在于在鎢礦物原料堿分解并濃縮結(jié)晶抑制雜質(zhì)所得的Na2WO4溶液中加入NH4Cl，再在Na2WO4溶液中WO3濃度為180～250g/l、PH值為7.5～8.5、WO3/NH4Cl的質(zhì)量比為1.6～1.8、溫度為85～100℃的條件下進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，按下面的反應(yīng)生成銨鈉復(fù)鹽10Na2WO4+6NH4Cl+12HCl+9H2O＝3(NH4)2O·Na2O·10WO3·15H2O+18NaCl (1)銨鈉復(fù)鹽直接在氫氣氛中轉(zhuǎn)化成“類蘭鎢”，或鍛燒成“類黃鎢”，它們再分別進(jìn)行氫還原，水洗除去Na2WO4得鎢粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取金屬鎢粉的工藝，其特征在于由反應(yīng)方程(1)所得的銨鈉復(fù)鹽進(jìn)一步加NH4Cl轉(zhuǎn)型得APT，APT再按由APT制取鎢粉的通用工藝還原得鎢粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取金屬鎢粉的工藝，其特征在于銨鈉復(fù)鹽直接在氫氣氛中轉(zhuǎn)化成“類蘭鎢”的溫度為350～450℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取金屬鎢粉的工藝，其特征在于“類蘭鎢”或“類黃鎢”進(jìn)行氫還原的溫度為750～850℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取金屬鎢粉的工藝，其特征在于銨鈉復(fù)鹽鍛燒成“類黃鎢”的溫度為600～700℃。
全文摘要
一種由鎢冶金原料制取金屬鎢粉的工藝，本發(fā)明將粗Na
文檔編號B22F9/16GK101032755SQ200610031318
公開日2007年9月12日 申請日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者李洪桂, 趙中偉 申請人:中南大學(xué)