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钨渣中有价金属综合回收工艺

2019-01-31    来源:    
我国的钨矿床具有多金属共生的特色,钨冶炼现行工艺以碱浸为主,简直一切的钨碱浸渣(以下称钨渣)中都含有少数的Ta,Nb,Sc等有价金属,国内钨渣中Ta2O5+Nb2O5总含量(质量分数,下同)达0.54%~0.65%,而钽铌矿中钽铌氧化物含量达0.02%以上便具有工业挖掘价值;一起,钨渣中WO3含量达4%~7%,Sc2O3含量达0.02%~0.04%,亦具有较大的归纳收回价值。但是,现在我国钨冶炼厂对钨渣的收回处理基本上还停留在简略收回钨、部分收回钪的阶段,而对钽铌均未进行收回。查询成果表明,我国钨冶炼厂近20年来产出的钨渣已高达60多万t,钨渣的堆存使有价金属资源未能充分利用,并对环境构成污染。因而,跟着矿产资源的不断耗费和对这些金属的需求不断增大,有必要对钨渣中有价金属进行归纳收回。在此,作者对钨渣中W,Ta,Nb和Sc的收回工艺进行研究。
一、试验办法
(一)试验质料
试验用钨渣试样由国内某钨冶炼厂供给,粒度小于180μm的钨渣占95%以上,其化学成分见表1。
表1  钨渣的元素分析w∕%

(二)工艺流程
试验选用的工艺流程见图1。

图1  钨渣中钽铌收回工艺流程图
(三)试验分析办法
试验进程中选用分光光度法分析钨含量,选用X射线荧光分析法分析钽、铌含量。
(四)工艺进程基本原理
1、焙烧水浸进程
钨渣中含有很多的铁、锰及少数的钨、锡、钽、铌、钪等。苏打焙烧时生成溶于水的钨酸钠、硅酸钠以及难溶于水的钽酸钠、铌酸钠,经水浸过滤后使钽、铌与钨、硅开始别离,钨以钨酸钠的方式进入溶液,钽、铌以钽酸钠、铌酸钠的方式进入渣中。但在水浸进程中,硅酸钠只要部分进入溶液,其余部分仍留在水浸渣中。
2、稀酸脱硅
若水浸渣直接经高酸浸出,则易呈现硅胶,下降杂质浸出率及浸出渣的过滤功能。因为硅酸在必定条件下可构成溶胶,溶胶中的溶质能穿过普通滤纸和滤布,当改动条件(如温度、酸度、时刻等)时又很简略聚合分出,因而,低温时可选用稀酸快速处理,在硅酸聚合沉积之前过滤,以除掉大部分硅。
3、高酸浸出
稀酸脱硅渣除掉了部分铁、锰、钙等杂质,但仍有大部分杂质留在渣中,可选用高酸浸出除掉。在高酸浸出时,钽酸钠、铌酸钠转化为溶解度小的钽酸和铌酸,绝大部分留在渣中,而大部分杂质铁、锰、钙等被浸出进入溶液,到达钽铌富集的意图。高酸浸出的首要反响如下:
NaTaO3+HCl=HTaO3+NaCl,
NaNbO3+HCl=HNbO3+NaCl。
高酸浸出时,酸度越大,杂质的浸出率越高,而钽铌的丢失也越大。
二、试验成果及评论
(一)苏打焙烧及水浸
选用正交试验调查了苏打焙烧水浸进程中苏打用量、焙烧温度、焙烧时刻、水浸液固比、水浸时刻、水浸温度等要素对钨浸出率的影响。成果表明,上述前3个要素对钨浸出率的影响顺次减小,后3个要素的影响不明显。苏打用量n、焙烧温度T、焙烧时刻t对钨浸出率的影响见图2~4。
归纳各要素的影响,断定本进程的最佳条件为:
a.苏打用量为理论量的6.0倍;
b.焙烧温度:850~950℃;
c.焙烧时刻:50min;
d.水浸液固比:6∶1;
e.水浸时刻:90min;
f.水浸温度:95~100℃。
在以上最佳条件下进行验证试验,成果表明,钨的浸出率可达80%。总的来说,钨浸出率不高,这首要是因为钨渣中存在CaO或CaCO3,进入浸出液中的WO42-与CaO等作用生成白钨。

图2  苏打用量n对W浸出率η的影响

图3  焙烧温度T对W浸出率η的影响

图4  焙烧时刻t对W浸出率η的影响
(二)稀酸脱硅
将水浸渣在体积分数为7%~9%的稀中激烈拌和浸出1~2min,快速过滤、洗刷,本进程的脱硅率可达60%。试验成果表明,浓度过高时易构成硅胶,不光除硅作用差,且过滤难;而反响时刻过长或过滤速度慢均易构成溶胶聚合。因而,应当严格控制稀酸脱硅的操作条件。
(三)高酸浸出
选用正交试验调查了浓度、浸出液固比、浸出温度T、浸出时刻t对钽铌收回率和富集渣中钽铌含量的影响,成果见图5~8。其间,w(C)为钽、铌收回率。
依据试验成果得出高酸浸出的最佳条件为:
a.浓度:20%;
b.浸出液固比:6∶1;
c.浸出时刻:60min;
d.浸出温度:95~100℃。

1-w(Ta2O5+Nb2O5)-w(HCl)曲线;
2-w(C)-w(HCl)曲线
图5  浓度对钽铌富集的影响

1—w(Ta2O5+Nb2O5)-w(HCl)曲线;
2-w(C)-w(HCl)曲线
图6  酸浸液固比对钽铌富集的影响

1-w(Ta2O5+Nb2O5)-w(HCl)曲线;
2-w(C)-w(HCl)曲线
图7  酸浸出温度T对钽铌富集的影响

1-w(Ta2O5+Nb2O5)-w(HCl)曲线;
2-w(C)-w(HCl)曲线
图8  酸浸时刻t对钽铌富集的影响
依照以上最佳条件进行验证试验,取得钽铌富集渣的典型成分,见表2。
表2  钽铌富集渣成分及金属收回率w∕%

依据现在钽铌工业生产实践,对含Ta2O5在3%以上的物料即可选用矿浆萃取处理。因而,对试验所得钽铌富集渣能够直接进入现有的钽铌生产流程进行处理终究取得和五氧化二铌产品。高酸浸出后所得废酸液能够回来稀酸脱硅工序质猜中的钪首要富集在脱硅废液与高酸浸出液中,能够选用溶剂萃取或离子交换、化学沉积等办法提取。
三、定论
(一)该工艺可处理含0.15%Ta2O5,0.46%Nb2O5的钨渣,并取得均匀含Ta2O5达4.06%,Nb2O5达11.83%的钽铌富集渣,金属收回率达79.46%,富集渣可直接用于钽铌工业生产。
(二)试验断定了从钨渣中归纳收回有价金属钽、铌的最佳工艺条件;即:苏打用量为理论量的6.0倍,焙烧温度为850~950℃,焙烧时刻为50min,水浸液固比为6∶1。
(三)工艺流程较简略,选用的质料价廉易得,生产成本较低。
(四)钨可在水浸液中选用离子交换法收回,而钪可在浸出液中选用萃取法收回。
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