煤中硫氫測定后三氧化鎢的回收利用

劉 欣 李 杰 李建強

（力鴻檢驗集團有限公司滄州渤海新區(qū)分公司，河北 滄州 061113）

隨著我國工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，對各類礦產(chǎn)資源的需求迅速增加，且其增速遠遠高于國民經(jīng)濟的發(fā)展速度，因此礦產(chǎn)儲存、生產(chǎn)、消耗之間的矛盾日益突出[1]。

鎢是稀有金屬，現(xiàn)階段我國對含鎢的工業(yè)廢料回收率相對比較低。而隨著鎢資源日益貧乏，綜合利用各種鎢資源顯得日益迫切[2]。因此，煤中硫氫測定后三氧化鎢的回收與再利用，可以節(jié)約資源，并產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟價值和社會價值。

三氧化鎢是穩(wěn)定的化合物，常溫下不容易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成污染環(huán)境的物質(zhì)[3]。三氧化鎢在煤中碳氫測定過程中，僅為催化劑使用，目的是降低煤中礦物質(zhì)的分解溫度，提高反應(yīng)速度[4]，其本身不參與化學(xué)反應(yīng)，因此廢料中的三氧化鎢具有可回收再利用性。

1 三氧化鎢在煤炭分析試驗中的作用

《煤中碳和氫的測定方法》（GB/T 476-2008）和《煤中全硫的測定方法》（GB/T 214-2007）中規(guī)定煤樣測定時需覆蓋一層三氧化鎢。

在煤燃燒時，為保證煤中礦物質(zhì)均能分解，必須有較高的爐溫，但溫度過高會縮短檢測設(shè)備中加熱和受熱部件的使用壽命。因此，三氧化鎢作為催化劑覆蓋至煤樣表層，有效降低了燃燒溫度，同時又保證礦物質(zhì)在較低的溫度下完全分解。

2 三氧化鎢的回收方式

廢料中的三氧化鎢回收主要有物理方法和化學(xué)方法兩種回收方式。

2.1 物理方法回收

煤中硫氫測定后的三氧化鎢廢料通過180 μm（80 目）標(biāo)準(zhǔn)篩進行篩分[5]，將篩上物棄掉，篩下物留下。將篩下物在980 ℃的馬弗爐中灼燒1 h，取出冷卻至室溫，并充分混合均勻后裝入帶磨口的玻璃瓶中使用。

2.2 化學(xué)方法回收

三氧化鎢為酸性氧化物，與強堿反應(yīng)生成強堿弱酸鹽。強堿弱酸鹽與強酸反應(yīng)，通過強酸制弱酸生成強酸強堿鹽和弱酸（生成鎢酸沉淀）。弱酸經(jīng)高溫分解為水和酸性氧化物。其反應(yīng)式如下：

3 三氧化鎢回收實驗

3.1 廢料三氧化鎢來源

廢料三氧化鎢來源為力鴻檢驗集團有限公司滄州渤海新區(qū)分公司收集的硫氫檢測后的瓷舟中殘留物。

3.2 試驗步驟

（1）取200.0 g 廢料三氧化鎢，通過180 μm標(biāo)準(zhǔn)篩，將篩上物棄掉，篩下物稱重為182.4 g，回收率為91.2%。為減少測定誤差，確保廢料中的礦物質(zhì)完全分解，將過篩后的廢料放入980 ℃馬弗爐中灼燒1 h，冷卻后待用，記作“物WO3”。

（2）取標(biāo)記為“物WO3”的三氧化鎢100.0 g，加入150 mL 的10 mol/L 氫氧化鈉溶液攪拌溶解，靜止30 min。使用抽濾裝置過濾，沉淀物使用100 mL 蒸餾水洗滌3 次，取抽濾瓶中無色澄清濾液。緩慢向濾液中滴加入濃鹽酸并攪拌，生成黃綠色沉淀，直至無沉淀生成。使用抽濾裝置過濾，沉淀物使用100 mL 蒸餾水洗滌3 次。將沉淀物放入105～110 ℃的鼓風(fēng)干燥箱，保持1 h，得到淺黃色塊狀鎢酸。將塊狀鎢酸使用研缽研磨成小顆粒后，置于400 ℃馬弗爐中灼燒1 h，收集產(chǎn)物并研磨至全部通過180 μm（80 目）標(biāo)準(zhǔn)篩，稱重76.6 g，回收率為76.6 %（整體回收率為69.9 %），記作“化WO3”。

4 回收三氧化鎢催化效果的比較分析

4.1 三氧化鎢分類

（1）天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的分析純?nèi)趸u，記作“WO3”。

（2）通過物理方法回收的三氧化鎢“物WO3”。

（3）通過化學(xué)方法回收的三氧化鎢“化WO3”。

4.2 檢測設(shè)備

（1）湖南三德科技股份有限公司生產(chǎn)的SDS616 型庫侖測硫儀。

（2）泰州市萬盛分析儀器有限公司生產(chǎn)的KS-1B 型碳氫分析儀。

4.3 回收三氧化鎢驗證方案

使用4.1 規(guī)定的3 種三氧化鎢，使用4.2 規(guī)定的兩類檢測設(shè)備，分別選取4 種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)煤樣進行煤中氫和全硫的測定。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號及標(biāo)準(zhǔn)值見表1，添加回收三氧化鎢與正常三氧化鎢檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析見表2、表3。

表1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號及標(biāo)準(zhǔn)值

據(jù)表2、表3 統(tǒng)計結(jié)果分析：

表2 “物WO3”與正常三氧化鎢檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表

表3 “化WO3”與正常三氧化鎢檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表

（1）添加兩種方法回收的三氧化鎢的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)煤樣測試結(jié)果均在其各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度范圍內(nèi)。

（2）通過兩表中Hd統(tǒng)計數(shù)據(jù)，添加“物WO3”同“WO3”的氫測定結(jié)果無顯著性偏倚，而添加“化WO3”同“WO3”的氫測定結(jié)果存在顯著性偏倚，表明物理方法回收的三氧化鎢適用于煤中氫的測定，而不適用于煤中全硫的測定。

（3）通過兩表中St,d統(tǒng)計數(shù)據(jù)，添加“物WO3”、“化WO3”同“WO3”的全硫測定結(jié)果無顯著性偏倚，表明化學(xué)方法回收的三氧化鎢均適用于煤中全硫和氫的測定。

5 結(jié)語

本文以從煤中硫氫測定后的廢料中回收三氧化鎢作為主要研究目標(biāo)，進行了大量的探索性實驗。

使用兩種方法回收的三氧化鎢在測定煤中氫時，無顯著性偏倚，可相互替代；但在測定煤中全硫時，物理方法回收的三氧化鎢存在顯著性偏倚，因此僅可使用化學(xué)方法回收的三氧化鎢作為催化劑。綜合以上數(shù)據(jù)分析結(jié)論得出，在測定煤中硫氫元素時，化學(xué)方法回收的三氧化鎢可代替正常三氧化鎢使用。

綜上所述，廢料中的三氧化鎢可以循環(huán)多次使用，通過化學(xué)方法回收的三氧化鎢不但可保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，還能節(jié)省試驗耗材，降低試驗成本。