影響鎢礦物堿煮分解效率的主要因素及控制措施

謝泉文

（廣西平桂飛碟鎢業(yè)有限公司，廣西 賀州 542800）

鎢冶煉企業(yè)主要采用主流工藝“鎢礦壓煮-離子交換-蒸發(fā)結(jié)晶”生產(chǎn)仲鎢酸銨（APT）產(chǎn)品，鎢礦物壓煮工序是鎢濕法冶煉中最重要的工序，是后續(xù)生產(chǎn)工序的基礎(chǔ)，是提高鎢礦物分解能力，降低消耗有著十分重要的意義。文章主要分析苛性鈉浸出鎢礦物的影響因素，并采取相應(yīng)的措施。

1 影響鎢礦物堿煮分解的主要原因及對(duì)策

1.1 礦砂品位及成分的影響

鎢礦物的成分比較復(fù)雜，它與具體產(chǎn)出的礦山及選礦水平而異，有黑鎢精礦、白鎢精礦、難選鎢中礦等原料。難選鎢中礦中WO3含量較低，有的低至20%以下，黑鎢精礦、白鎢精礦中WO3含量50%～70%，黑鎢精礦Ca含量較低，白鎢精礦Ca含量較高，為了獲得更高鎢收率能力，可以采取混礦搭配，優(yōu)質(zhì)礦與中礦搭配，配成WO3含量50%～65%，控制Ca含量≤15%及Si含量≤3%。

1.2 鎢礦漿粒度的影響

在鎢礦原料堿煮工藝中，礦漿粒度這個(gè)指標(biāo)比較重要，生產(chǎn)上通常采用雙筒式球磨機(jī)對(duì)鎢礦原料進(jìn)行細(xì)磨。球磨后顆粒細(xì)的鎢礦漿反應(yīng)比表面積較大，堿煮速度較快，三氧化鎢的浸出率較高。顆粒粗的鎢礦顆粒容易沉積在堿煮釜底并且結(jié)團(tuán)，從而影響礦物分解效果。因此，生產(chǎn)上鎢礦漿粒度控制在-325目≥95%。

1.3 堿濃度的影響

黑鎢精礦中MnWO4、FeWO4和白鎢精礦CaWO4中的WO3通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為鎢酸鈉進(jìn)入液相中，而Mn、Fe、Ca以氫氧化錳、氧化亞鐵、氫氧化鈣等難溶物進(jìn)入固相渣中。由氫氧化鈉分解鎢礦物的經(jīng)典理論——贗三元相圖可知，只要?dú)溲趸c的濃度足夠高，即便在常溫常壓下也能分解鎢礦物。提高氫氧化鈉濃度用于加快反應(yīng)和提高鎢礦物分解率，堿煮過程中，堿分解液中氫氧化鈉與三氧化鎢的質(zhì)量比為0.8～1.2。鎢礦堿煮生產(chǎn)過程中，堿煮黑鎢礦時(shí)堿濃度控制400～500 g/L，堿煮白鎢礦及黑白鎢混合礦時(shí)堿濃度控制520～600 g/L。

1.4 固液比的影響

鎢礦物堿煮分解工藝是在一定的壓力和溫度下使反應(yīng)釜內(nèi)的鎢礦漿與苛性鈉進(jìn)行充分反應(yīng)，三氧化鎢進(jìn)入液相中。為了加快反應(yīng)和提高鎢礦物分解率，生產(chǎn)上在調(diào)漿時(shí)控制好固液比。液固比太小，物料體系粘度變大，物料輸送較難，呈糊狀，易粘鍋，物料在鍋底易結(jié)團(tuán)堵塞放料閥，并且固體顆粒鎢礦物表面化學(xué)反應(yīng)生成物與浸出劑氫氧化鈉兩者之間相互的擴(kuò)散受到影響，因此會(huì)降低鎢礦物的分解效果。當(dāng)液固比太大時(shí)，浸出劑氫氧化鈉濃度很低的工藝條件下，鎢礦物與浸出劑氫氧化鈉反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力就會(huì)下降，化學(xué)反應(yīng)速率就會(huì)變慢，就會(huì)影響鎢礦物的分解率。生產(chǎn)上堿煮黑鎢精礦的液固比控制3：1較合適；堿煮白鎢精礦的液固比控制1：1較合適。

1.5 溫度與保溫時(shí)間的影響

根據(jù)鎢冶金熱力學(xué)原理，在90～150℃溫度下采用氫氧化鈉堿煮黑鎢礦分解反應(yīng)更容易進(jìn)行。但在同樣生產(chǎn)條件下堿煮白鎢礦時(shí)所得的平衡常數(shù)值卻很小，溫度及堿濃度對(duì)平衡常數(shù)影響較大，在適當(dāng)?shù)母邷馗邏A濃度下，反應(yīng)是可以進(jìn)行的。生產(chǎn)上堿煮黑鎢精礦及黑白鎢混合精礦的溫度控制為190～220℃，保溫時(shí)間控制為3～4 h，堿煮白鎢精礦的溫度控制為150～170℃，保溫時(shí)間控制為2.5～3h。

1.6 攪拌速度的影響

由于黑白鎢精礦的比重相對(duì)較大，為了避免鎢礦顆粒在高壓釜底沉降，采取大功率攪拌促使鎢礦漿在溶液中翻滾移動(dòng)，鎢礦顆粒表面浸出劑不斷更新，以此提高了堿煮體系中物料的傳質(zhì)和傳熱作用，加快了WO3浸出速率。如果攪拌速度低，動(dòng)力不大，鎢礦顆粒會(huì)沉降到堿煮鍋底并且會(huì)結(jié)團(tuán)，嚴(yán)重影響礦物WO3浸出速率及分解率。攪拌速度較大時(shí)，會(huì)促使釜內(nèi)礦漿發(fā)生整體移動(dòng)，顆粒表面很難達(dá)到及時(shí)更新，從鎢礦顆粒浸出來的鎢酸鈉溶液擴(kuò)散緩慢，也會(huì)影響礦物WO3浸出速率及分解率。鎢冶煉堿煮時(shí)攪拌速度控制在60～90r/min較為合適。

1.7 添加劑的影響

在一定溫度下，無氧化劑存在的條件下，黑鎢礦采用苛性鈉分解時(shí)，礦物中FeWO4化合物以氧化亞鐵為穩(wěn)定。低于一定溫度時(shí)FeWO4化合物以氫氧化亞鐵為穩(wěn)定。MnWO4化合物在有或沒有氧化劑的情況下都是以Mn（OH）2為穩(wěn)定。通過在常溫下的W-Fe-H2O系和W-Mn-H2O系的電勢-pH圖可知，在堿性條件下，F(xiàn)eWO4、MnWO4都不是很穩(wěn)定的，隨著氧化劑KMnO4或NaNO3的加入，鐵和錳氧化成高價(jià)氧化鎢，F(xiàn)eWO4、MnWO4更容易被分解，WO3更容易被浸出，工業(yè)生產(chǎn)過程中，在采用苛性鈉分解黑鎢精礦時(shí)加入添加劑量為礦重的3%～5%，分解白鎢礦時(shí)加入磷酸三鈉，加入比例為理論量的0.8倍。

1.8 設(shè)備方面的影響

生產(chǎn)上影響鎢礦物堿煮分解效率的設(shè)備主要有振動(dòng)球磨機(jī)、調(diào)漿攪拌槽、堿分解反應(yīng)釜、稀釋攪拌槽、板框壓濾機(jī)等相關(guān)設(shè)備。振動(dòng)球磨機(jī)生產(chǎn)中主要控制好磨機(jī)振幅、磨機(jī)中的鋼球規(guī)格及比例、螺旋給料速度、水與鎢精礦的比例等參數(shù)才能使磨后礦漿粒度達(dá)到-325目≥95%以上。調(diào)漿攪拌槽、堿分解反應(yīng)釜、稀釋攪拌槽攪拌時(shí)應(yīng)能充分?jǐn)嚻鹫麄€(gè)設(shè)備容積內(nèi)的溶液，保持泵完料后無剩余料，堿分解反應(yīng)釜升溫速率不能太慢以及確保相關(guān)閥門無泄漏。

1.9 其它方面的影響

由于目前國內(nèi)白鎢礦原料品位低，成分比較復(fù)雜，選礦時(shí)采用各類高分子浮選藥劑，如果不進(jìn)行預(yù)處理，堿煮后部分高分子浮選劑進(jìn)入料液中，對(duì)離子交換樹脂存在危害，影響離子交換容量；同時(shí)磨礦時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，導(dǎo)致泵漿比較困難，礦漿體積不能精準(zhǔn)測定，生產(chǎn)上一般會(huì)采取加入消泡劑的方式進(jìn)行處理，部分廠家還會(huì)采用焙燒爐對(duì)白鎢礦原料煅燒，煅燒溫度為600～800℃，主要目的就是脫去礦中的浮選藥劑以及改善礦物結(jié)構(gòu)后鎢礦物易分解。堿煮時(shí)釜內(nèi)礦漿體積要控制合理，堿煮時(shí)釜內(nèi)礦漿體積過大易導(dǎo)致噴料，釜內(nèi)礦漿體積過小導(dǎo)致產(chǎn)量偏少，生產(chǎn)時(shí)一般控制礦漿體積為釜內(nèi)體積的80%～85%。

2 結(jié)語

生產(chǎn)中對(duì)鎢礦物進(jìn)行堿煮時(shí)，礦砂品位以及鎢礦中的雜質(zhì)元素控制應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)配礦單進(jìn)行靈活調(diào)整運(yùn)用；鎢礦漿粒度應(yīng)控制在-325目≥95%；堿煮黑鎢精礦時(shí)堿濃度控制400～500 g/L，液固比控制3：1，溫度為190～220℃，保溫時(shí)間為3～4 h，氧化添加劑加入量為礦重的3%～5%。堿煮白鎢礦及黑白鎢混合礦時(shí)堿濃度控制520～600 g/L，液固比控制1：1較合適，溫度為150～170℃，保溫時(shí)間為2.5～3 h。堿煮釜攪拌速度控制在60～90 r/min；生產(chǎn)時(shí)確保主要設(shè)備完好運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)肅工藝紀(jì)律。