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1、重庆科技学院冶金工程设计课程设计报告 学 院:_冶金与材料工程学院_专业班级: 冶金2012-04学生姓名: 庞龙 学 号: 2012424581 设计地点（单位）_ _重 庆 科 技 学 院_ _ _设计题目:_ 年产2000吨APT的生产车间设计 _ 完成日期： 指导教师评语: _ _ _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 摘要我国是全世界公认的钨资源大国，也是全球钨生产和出口的第一大国。近年来我国钨冶炼技术有了很大的发展。本设计的任务是设计一个年产2000吨仲钨酸铵（APT）的工厂，其工艺设计采用目前国内外较为先进的离子交换工艺。根据在毕业实习中所收集的基本数据和
2、有关资料，进行了各项冶金计算，并对如何处理三废作了简要介绍。同时对建厂进行了简单的经济评价，最后绘制了有关图纸。关键词: 钨冶炼技术；仲钨酸铵；离子交换工艺；冶金工厂设计ABSTRACTIt has been acknowledged that China is wealth of the tungsten resource, also is the first country of the production and exporting of tungsten all over the world. The tungsten extractive technic has a prodigi
3、ous development near years.The task of this graduation thesis to design a factory which can produce 2000 ton APT per year.Ion exchange technigue is adopted in the designment,which is a kind of advanced technique used for APT production in the world.On the basis of basic process parameters and necess
4、ary information collected in graduation field work.Several kinds of metallurgical calculation.The methods how to deal with the wastes produced by this factory were also introduced briefly.The economic value of the construction of this factory has evaluated.In the end ,several pieces of drawings of t
5、he main equipments and the distribution of workshops were drawn.Key words: Tungsten smelting technology; Ammonium paratungstate; Ion exchange technigue; metallurgical plant design目录摘要2ABSTRACT3第一章 工艺流程选择51.1 国内外仲钨酸铵生产工艺评述51.1.1经典沉淀净化工艺61.1.2溶剂萃取工艺61.1.3离子交换工艺71.1.4 发展前景71.2生产工艺流程图及流程简述71.2.1工艺流程图81.
6、2.2流程简述11第二章 冶金计算122.1 原料及产品标准122.2 设计规模及日产量122.3 金属平衡计算132.4 物料平衡计算162.4.1 预处理工序162.4.2 浸出过滤工序172.4.3 稀释工序182.4.4 离子交换工序192.4.5 除钼工序202.4.6 蒸发结晶工序212.4.7 烘干工序222.4.8 产品验收222.4.9 整个流程的物料平衡23第三章 主体设备的选型与计算243.1 磨矿工序设备的选择与计算243.1.1 螺旋给料机243.1.2 球磨机243.1.3 矿浆槽243.1.4 砂泵选用2PN 型253.2 浸出过滤工序设备的选择与计算253.2.
7、1 高压釜的选择与计算253.2.2 板框压滤机273.2.3 粗Na2WO4 溶液贮槽283.2.4 洗水计量槽283.2.5 泵283.3 稀释工序设备的选择与计算293.3.1 浓液槽293.3.2 稀释槽293.3.3 泵293.3.4 板框压滤机293.3.5 交前液贮槽293.4 离子交换工序的设备选择与计算303.4.1 离子交换柱的设计303.4.2 一段液储槽333.4.3 二段液储槽333.4.4 三段液储槽333.4.5 淋洗剂配置槽343.4.6 解吸剂配置槽343.4.7 淋洗剂贮槽343.4.8 解吸剂贮槽343.4.9 泵343.5 除钼工序的设备选择与计算343
8、.5.1 硫化铵贮槽343.5.2 硫酸铜贮槽353.5.3 硫化槽353.5.4 板框压滤机353.5.5 纯（NH4）2WO4 溶液贮槽353.6 蒸发洁净工序的设备选择与计算363.6.1 蒸发结晶器363.6.2 搪瓷反应器363.6.3 真空吸滤盘363.6.4 扬液器363.7 烘干工序的设备选择与计算373.7.1 烘干器373.8 废水处理设备的选择与计算373.8.1 废水贮池37第四章 车间配置394.1 引言404.2 车间配置的原则40参考文献42第一章 工艺流程选择1.1 国内外仲钨酸铵生产工艺评述为了获得一定纯度的金属钨，应首先保证钨化合物的纯度。由净化粗钨酸钠溶液
9、和粗钨酸可生产出的纯化合物仲钨酸铵（APT）或三氧化钨（WO3），这两种纯钨化合物是目前工业上生产钨粉最常用的原料。为了得到高质量的钨产品，对纯钨化合物的纯度要求越来越高。可以将目前工业上采用的生产方法归结为以下四类，即经典沉淀净化法、溶剂萃取法、离子交换法和钨酸氨溶结晶法。应当指出，上述方法不能截然分开，它们之中的某些单元操作可以相互借用。溶剂萃取法工艺中就利用了沉淀净化法来除杂质，离子交换法工艺中也可能采用人造白钨的方法来回收结晶母液中的WO3，而粗钨酸氨溶净化结晶法与经典沉淀净化法中人造白钨酸分解后制取APT的流程大体相同。因此仅对目前工业上采用的前三种仲钨酸铵生产工艺进行的简单评述。1
10、.1.1经典沉淀净化工艺经典沉淀净化工艺制备仲钨酸铵的流程较长，主要步骤为粗钨酸钠溶液的净化，从净化后的钨酸钠溶液中生产钨酸，由钨酸制取钨酸铵溶液。该法的原料是天然的白钨矿或人造白钨矿，使用酸浸作为矿石的分解方法，溶解得到钨酸；黑钨精矿用碱处理制取工业钨酸后，并在氨溶液中溶解，从钨酸铵溶液结晶中获得仲钨酸铵。1.1.2溶剂萃取工艺溶剂萃取法应用于钨冶金工艺始于1959年，最初在美国的碳化物公司得到工业应用。随后,苏联、西德、加拿大等国进行了大规模的研究。认为这是钨的湿法冶金的新方向，日本东京钨公司当时的生产工艺由钨酸钠到钨酸铵这段也准备采取萃取法。我国70代开发了钨的萃取工艺并成功应用于生产。
11、目前工业上应用萃取工艺主要是用以从纯Na2WO4溶液中制取(NH4)2WO4 溶液。萃取过程起到一个转型的作用，替代经典工艺中的沉淀人造白钨、人造白钨酸分解、钨酸氨溶等工序，具有收率高，设备简单，流程短的优点，克服经典工艺沉淀结晶过程固液分离多阶段操作的缺点。此外，萃取法还用于钨酸钠溶液净化除钼和净化除磷、砷。其基本应用大致分为三种：一是在酸性条件下将纯的钨酸钠溶液经萃取转型变成高含量钨的钨酸铵溶液，此法缺点是萃取前需先除杂：二是在碱性钨酸钠溶液中直接萃取钨，使钨酸根进入有机相，杂质留在萃余液中，再反萃有机相中的钨。三是利用钨钼性质上的差异选择适当的有机萃取剂进行钨钼分离。1.1.3离子交换工
12、艺离子交换技术已在钨冶炼中得到广泛应用。其中在我国应用最广泛的是用强碱性阴离子交换树脂将粗钨酸钠溶液净化除杂并转型成钨酸铵溶液的钨离子交换新工艺其工艺过程包括磨矿、碱分解、交换、蒸发结晶、干燥包装。除此之外，离子交换法处理纯Na2WO4溶液转型制取(NH4)2WO4的工艺在国外也成功应用；而采用离子交换法从钨酸盐溶液除钼的技术已进入工业应用；从各种含钨的废液和低浓度溶液中用离子交换法富集提取钨的工艺也有广泛的报道，具有极好的工业应用前景。1.1.4 发展前景综上所述，前我国钨冶炼生产中主要采用的三种工艺技术各有其特点和待改进之处。其中，法工艺流程短、成本低、渣量少、高纯度产品的合格率高，实收率
13、低、副流程长、腐蚀性大、工作环境差、环境污染严重、矿源适应性差；剂萃取工艺实收率高、对矿源适应性较强，成本相对较高、产渣量大、工作环境较差、环境污染较严重;离子交换流程最短、回收率高、除杂效果好、腐蚀性小、操作简便、易于机械自动化、投资和加工成本较少、工作环境好、环境污染小、对矿源适应性较强，耗水量和排水量大、产渣量大。随着我国加入WTO，生产各方面的要求特别是对环保指标的要求进一步提高，善钨冶炼技术势在必行。在此趋势下，现了钨湿法冶金清洁生产工艺和膜技术工艺。1.2生产工艺流程图及流程简述1.2.1工艺流程图APT生产工艺流程图1.2.2流程简述1 磨矿工序黑钨精矿从料仓加入振动球磨机，同时自来水也以一定的流量加入，以保持适当的液固比，产出的矿浆由矿浆槽流入扬液器。2 碱分解工序将矿浆、液碱以一定的比例加入碱分解槽，并添加硝石，在一定温度下，分解一定时间，然后过滤，浓料液进入混合澄清，下浊液返回过滤，上清液与稀料液由泵打入配料液槽，调整浓度到适当程度，经微孔过滤器进入下道工序。3 离子交换工序钨酸钠溶液以一定流量进入交换柱，到达穿漏点时用纯水洗去柱中的残留溶液。交后液、洗钨液经处理后排放。然后用淋洗剂以一定流量淋洗钨，所得一段液返回交换，二段液送去蒸发结晶生产仲钨酸铵，三段液
