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1、- 1 -摘 要本文是以白钨精矿为原料年产 1000 吨 APT(仲钨酸铵)生产车间的设计说明 书。按照一般有色冶金生产车间设计的步骤，文章首先介绍了 APT 生产的的现 状；结合原料特征，通过对 APT 整个工艺过程生产方法的比较，选择了 NaOH 高 压浸出分解白钨精矿离子交换法除杂和转型选择沉淀法分离钨钼蒸发结 晶生产 APT；通过对各生产工序金属平衡、物料平衡计算和设备选型，确定了 各工序所需原料的量和设备的型号、规格和数目；并进行了合理的车间配置； 通过分析生产过程中工业三废的产生和危害，提出了三废处理的方案；根据生 产过程需要，对车间进行了劳动定员；进而对整个工艺过程进行了技术经济
2、分 析，计算结果表明本设计所采用工艺流程技术上可行，经济上合理。关键词 白钨精矿 NaOH 高压浸出 离子交换 APT 设计AbstractThe specification is a workshop of 1000t/y Ammonium paratungstate(APT) produced with scheelite concentrates. Following the general design steps of nonferrous metallurgy workshop, the present situation of the APT production was fir
3、st presented. According to the characteristics of the raw material , technological process of sodium hydroxide(NaOH) leaching at high pressureion exchangeselectively precipitation to separate Moevaporation and crystallization process was selected as the process of APT production. The quantity of var
4、ious materials in every process were fixed up and the corresponding equipments were designed or selected(include the type, size and number) originated from the result of calculating of the balance of metal and matter. The workshop is reasonably designed. The strategy of dealing with the industrial w
5、aste was proposed following the analysis of the source and the harm of the waste. The work force was arranged according to the requirement of producing process. At last, the economic target was analyzed. All these results shows that the process of this design is reasonable and economical.Keywords: S
6、cheelite concentrates; sodium hydroxide leaching at high pressure; ion exchange; ammonium paratungstate; design.- 2 -第一章第一章 文献综述文献综述1.11.1 钨冶金概况钨冶金概况自1781年由瑞典化学家舍勒发现以来，钨以其具有熔点高、硬度大、耐磨和耐腐蚀等优良性能而得到广泛应用，在冶金机械、石油化工、航空航天和国防工程等诸多领域中有着极其重要的地位。在解放之前，中国的钨冶炼处于空，但新中国成立后,从20 世纪50 年代苏联援建1白的黑钨精矿苏打烧结净化除杂白钨沉淀钨酸煅烧制取
7、三氧化钨的冶炼工艺开始,我国钨冶炼技术走上了工业化生产的道路，并针对我国钨精矿资源的特点，我们自主开发了“白钨精矿经典工艺制取仲钨酸铵”的工业项目。20 世纪80 年代以来,先进的离子交换和溶剂萃取技术在钨冶炼生产中得到广泛应用。 “黑钨精矿碱压煮溶剂萃取蒸发结晶”和“黑钨精矿碱压煮离子交换蒸发结晶”制取仲钨酸铵新工艺的采用,标志着我国钨冶炼工业开始向世界先进行列迈进。但是经过20多年的发展，中国钨业迎来了自己辉煌的成果，在若干个技术领域已经能够和世界先进国家媲美，某些技术已经是世界的先进水平，并具有自主的知识产权，例如：机械活化(热球磨) NaOH 分解工艺，离子交换膜技术，选115M择沉淀
8、法分离钨钼，离子交换一步分离磷、砷、硅、钼工艺等。1.21.2 世界及中国钨矿资源分布及其特点世界及中国钨矿资源分布及其特点根据美国地质调查局（USGS）2006 年公布的数据，在地球上全部 290 万吨（钨含量）的储量中，中国拥有 180 万吨，占 61，远远高于第二位加拿大的 26 万吨。此外，俄罗斯和美国的储量分列为 25 万吨和 14 万吨。中国是钨矿资源最丰富的国家，一向被国际矿业界称为“钨王国” 。据 1996 年底全国钨矿保有储量统计显示，在全国已探明钨矿储量有 21 个省、自治区、直辖市。其中保有储量在 20 万 t 以上的有 8 个省区，依次为湖南 179.89 万 t、江西
9、 110.09 万 t、河南 62.85万 t、广西 34.92 万 t、福建 30.67 万 t、广东 23.02 万 t、甘肃 22.29 万 t、云南 21.66万 t，合计 485.39 万 t，占全国钨保有储量的 91.7%，其中湖南(白钨矿为主)和江西(黑钨矿为主)两省占了全国的三分之二，主要有湖南柿竹园钨矿、江西西华山、大吉山、盘古山等几大矿区。具体的钨矿分布如图 1-1 所示：- 3 -图图1-11-1 中国钨矿分布状况中国钨矿分布状况我国钨储量中，白钨约占70，黑钨约占30，但长期以来是以开发利用黑钨资源为主。据国土资源部统计, 1998 年前我国黑钨的开采利用率占95 %
10、, 白钨的开采利用率不到10 % , 95 %以上的钨冶炼企业使用黑钨矿原料。白钨矿之所以长期未能作为我国钨冶炼企业的主要原料, 是由于我国白钨资源中90 %以上含量在0. 5 %以下, 常与其它金属3WO元素共生,品位低, 组份复杂, 冶炼难度大。为了解决钨资源与冶炼生产间结构性矛盾, 国家计委、科委和原有色工业总局从“八五”开始就组织了针对难冶炼白钨矿的冶金新工艺的技术攻关， 现已开发出了多种处理白钨矿原料的冶炼方法。1.31.3 钨及其化合物在国民经济中的重要作用钨及其化合物在国民经济中的重要作用钨以其高强度、高硬度和优良的导电、传热、耐腐蚀性能成为现代工业、国防及高新技术应用中的极为重
11、要的功能材料之一。在机械加工工业中，中国有 45%的钨中用于生产碳化钨硬质合金，如制作刀具、钻具、顶头、顶锤、拉丝模具等，所制得的硬质合金不仅硬度高，而且耐磨性能好，作为切削工具时，在 600下切削速度仍可以达到 150250m/min，相当于工具钢的 34 倍，因此，- 4 -钨被喻为“工业牙齿” 。此外钨还大量用于制作合金钢（如钨钢、高速切割钢、磁钢、模具钢） ，提高材料的耐磨性、韧性、热硬度、可淬性等性能，合金钢的用量占到钨产量的36%。在电子工业中，大量的电灯的灯丝和电子管的阴极,汽车的电接点,高温电阻炉的加热元件,航天航空工业上使用的平衡锤和摆等等都是用钨及其合金制成的。化工行业中，
12、钨还是纺织染料、油漆颜料、陶瓷釉料、调色剂、玻璃着色剂和荧光材料的重要原料。APT 不仅可以作为产品，应用于工业生产中，而且可以作为钨的氧化物及金属的原料，如何生产合格的氧化钨，意义重大。1.41.4 钨品价格趋势、目前市场状况存在的问题和相应的对策钨品价格趋势、目前市场状况存在的问题和相应的对策2007 年 5 月 25 日，中国钨业市场形势研讨会在南昌召开。于会专家领导就钨行业的发展历程，市场现状和趋势做了权威性发言。专家普遍认为钨行业正处于高盈利时代，未来几年将是高盈利低增长：长期以来，由于钨价低迷，钨行业一直处于微利状态。近几年发展可以划分为三个阶段。01-03 年，是微利时期；04
13、年是转折期，钨价开始上涨，行业收入利润同比接近翻倍；05-06 年，高盈利时代。钨行业生存状态已经今非昔比。钨价走势是：04 年开始回升，05 年大幅上涨，06 年高位震荡，如图 1-2 所示。我们预计 07 年走势平稳，波动小，价格高企。如果国内钨产量没有大的变化，整个行业将维持高收入和高利润水平。但相对于 06 年增长会非常有限。未来几年钨行业将是高盈利和低增长。但钨资源需求量与社会经济增长是同步的， 钨品市场的需求量并没有因为价格的上涨而减少。 “十五”以来，国内经济一直保持高速增长，GDP 增长在 9%10%以上。建材、汽车、钢铁、机械加工、金刚石、电子、IT、工程机械等工业的发展，新
14、领域的应用开发，都促使钨消费进一步增加。20022006 年我国年平均钨消费为 19680 吨(折合金属量)，2006 年我国钨消费量已达到 23500 吨，比上年增长 7.6%，是 2002 年钨消费量的 1.59 倍，已占世界钨消费量的 1/3 强，我国已成为了世界第一钨消费大国。国内外经济增长增加对钨需求、政府宏观调控和行业协调自律等综合因素导致“十五”期间钨价逐步上扬。因此，未来钨需求还将保持稳定的增长，国内开采总量的控制和市场供应的有序，国际钨市场价格趋于稳定是必然。- 5 -图图 1-21-2 2004-20062004-2006 年我国钨精矿、年我国钨精矿、APTAPT、钨铁价格
15、走势图、钨铁价格走势图我国是钨资源大国，钨的储量居世界第一位，但是这一资源优势尚未转化为产业优势，当前我国钨业存在诸多问题，与国外企业相比差距明显，这些因素制约了钨业进一步发展壮大。 首先，资源保证程度渐现短缺趋势。中国钨的储量居世界前列，但由于技术、经济条件的限制，目前可利用的黑钨矿资源仅占钨矿资源总量的 30%。如果资源勘探没有增加，中国钨矿资源优势将很快处于劣势地位。其次，钨产品规模过大，生产集中度低。冶炼产品以仲钨酸铵为例，目前全国 36 户企业产能已达 108 万吨，但是实际规模产量在 3000 吨以上的仅有 17 户。 第三，技术装备水平总体不高。目前国内大多数冶炼企业技术装备比较
16、落后，主要表现在生产细钨粉、超细钨粉和碳化钨粉过程中，由于提纯技术、装备和控制问题，产品质量不稳定、品种规格少、缺少性能优良的钨材、深加工产品少等问题。第四，研发水平较低。与先进国家比较，我国缺乏一批拥有自主知识产权、主业突出的大公司。在资源开发利用水平、超纯化合物、高性能硬质合金、新应用领域的开发等方面差距较大。第五，生态平衡形势严峻。由于钨矿乱采滥挖，盲目生产仍未从根本上解决。APT钨铁钨精矿- 6 -为了我国钨工业的可持续发展，针对上述情况，我们应采取如下具体措施：1.提高选冶能力，综合处理多金属混合矿、复杂矿和白钨矿，注重金属综合回收利用。现行钨冶金的流程还比较冗长，为了提高效率，降低成本，有必要探索新的、简短的工艺。2加强钨行业的生产管理，严格限制钨品企业的生产规模，鼓励企业向大型化、国际化、自动化方向发展。3引进先进技术装备，加强高附加值钨冶金产品生产技术的开发及其产业化，提高技术实力，并争取早日结束作为国外原料基地的状况，提高经济效益。4高度重视科技创新和产业升级，加强企业
