一种由硫酸处理黑钨矿以制备钨酸盐溶液的系统技术方案

一种由硫酸处理黑钨矿以制备钨酸盐溶液的系统，包括：黑钨矿转型装置，具有转型反应容器和转型过滤器，转型反应容器具有硫酸溶液入口、黑钨矿入口和转型反应液出口，转型过滤器具有转型反应液入口、转型滤液出口和转型物料出口；转型物料溶出装置，其位于所述黑钨矿转型装置的下游，与所述黑钨矿转型装置连通，具有混合反应器和溶出过滤器；转型滤液处理装置，其位于所述转型物料溶出装置的下游，与所述转型物料溶出装置连通，具有转型滤液结晶容器和结晶过滤器，转型滤液结晶容器具有铵盐加入口，结晶过滤器具有硫酸亚铁铵晶体出口和结晶母液出口，结晶母液出口与硫酸溶液入口连通。本实用新型专利技术分解率高、能耗低、无污染、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种钨矿物原料处理并制备钨酸盐溶液的系统，特别是一种由硫酸处理黑钨矿以制备钨酸盐溶液的方法，属于钨冶炼
术语“硫酸质量浓度控制器”是指，以H2SO4质量计H2SO4＞400g/L(优选为500-700g/L)的硫酸质量浓度控制器；术语“黑钨矿转型液固比控制器”是指，液固比为2:1-10:1(优选为5:2-5:1，更优选为3:1)的黑钨矿转型液固比控制器；术语“黑钨矿转型温度控制器”是指，温度为＞70℃(优选70-100℃，更优选90-100℃)的黑钨矿转型温度控制器；术语“黑钨矿转型反应时间控制器”是指，时间为＞3h(优选为3-10h，更优选为5-8h)的黑钨矿转型反应时间控制器；术语“黑钨矿粒度控制器”是指，不大于100μm(优选＜30μm)的黑钨矿粒度控制器；术语“铵盐溶液浓度控制器”是指，浓度以理论量计过量＞50g/L(优选过量＞100g/L)的铵盐溶液浓度控制器；术语“钠盐溶液浓度控制器”是指，浓度以钨酸滤饼消耗的理论量计不小于理论量的钠盐溶液浓度控制器；术语“转型物料溶出液固比控制器”是指，液固比为2:1-6:1(优选3:1-5:1，更优选3:1)的转型物料溶出液固比控制器；术语“转型物料溶出温度控制器”是指，温度为10-50℃(优选为15-35℃)的转型物料溶出温度控制器；术语“转型物料溶出反应时间控制器”是指，所述反应时间为0.5-5h(优选为1-3h)的转型物料溶出反应时间控制器；术语“转型滤液处理铵盐理论量控制器”是指，铵盐选自硫酸铵、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵(优选硫酸铵)的转型滤液处理铵盐理论量控制器；术语“转型滤液处理温度控制器”是指，温度为50-80℃(优选55-80℃，更优选60-70℃)的转型滤液处理温度控制器；术语“WO3质量百分比”是指，含WO3质量百分比为10％-75％优选＞40％的WO3质量百分比控制器；术语“铵盐溶液入口”是指，碳酸铵、碳酸氢铵、氟化铵、草酸铵、硅酸铵、磷酸铵等含有能与Ca2+形成稳定沉淀的阴离子的铵盐溶液入口(优选为碳酸铵溶液入口)；术语“钠盐溶液入口”是指，碳酸钠、碳酸氢钠、氟化钠、草酸钠、硅酸钠、磷酸钠等含有能与Ca2+形成稳定沉淀的阴离子的钠盐溶液入口(优选为碳酸钠入口)；术语“硫酸溶液加入量控制器”是指，以钨酸铵消耗的理论量计不小于理论量的硫酸溶液加入量控制器；术语“反应温度控制器”是指，45-95℃的反应温度控制器；术语“搅拌速度控制器”是指，50-80转/分钟(优选为60-65转/分钟)的搅拌速度控制器。
技术介绍
工业上，含钨的主要矿物为黑钨矿和白钨矿。虽然黑钨矿储量少，占总储量不足30％，但黑钨矿资源易于开采，选冶难度小，相比白钨矿来说具有先天优势。对于黑钨矿的处理工艺，主要有以下几种：苏打高压浸出法，在180-230℃的温度下将钨矿物原料与苏打(Na2CO3)溶液进行反应，使钨以钨酸钠形态进入溶液，而铁、钙、锰以碳酸盐(部分铁以氧化物)形式进入渣相，从而实现初步分离，该方法适用于处理白钨矿以及黑白钨混合矿，提高苏打用量和加入适量NaOH的条件下才可处理黑钨矿。但是，苏打高压浸出法温度要求高，同时要求液固比大，相应地矿浆设备体积大能耗高，而且，黑钨矿与Na2CO3溶液的反应比较复杂，实际需要更多的Na2CO3，分解效果远比白钨矿差。NaOH分解工艺，将黑钨矿中的WO3均转化为可溶性钨酸钠进入水溶液，而铁、锰、钙等均以难溶的氧化物或氢氧化物等形态进入渣相与钨分离。该方法主要用于处理黑钨矿，在处理白钨矿、以含钙量高的黑钨矿时，碱用量大，造成大量有害盐排放，加工成本高，而且在矿浆稀释、滤渣洗涤过程中很容易发生逆反应，渣含钨增加。碱分解工艺处理黑钨矿技术成熟，应用广泛，但碱用量虽相对苏打高压浸出法有所减少，但仍需要理论量倍数的1.5-4.5倍，为后续钨碱分离及碱循环带来困难。盐酸分解工艺，将黑钨矿中的WO3以钨酸的形式沉淀下来，铁、锰以可溶性盐进入溶液，从而实现分离。盐酸分解法流程短、成本低，但在分解过程中盐酸挥发严重，操作环境恶化，Cl-对设备腐蚀严重，同时有大量含Cl-废水排放，造成环境污染。其它处理黑钨矿的分解工艺报道较少。中南大学赵中伟课题组研究的《黑钨矿酸法提取新工艺研究》，利用硫酸代替盐酸处理黑钨矿，但是其在处理黑钨矿时采用边磨边浸，对设备要求较高，以及为了提高分解率加入盐酸或者NaCl，没有从本质上解决Cl-腐蚀和HCl挥发的问题，而且对后续溶液及钨酸的进一步处理研究较少。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种由硫酸处理黑钨矿以制备钨酸盐溶液的系统，其分解率高、能耗低、无污染、成本低、操作方便、环境友好。为此，本技术提供了一种由硫酸处理黑钨矿制备钨酸盐溶液的系统，其特征在于，包括：黑钨矿转型装置，其具有转型反应容器和转型过滤器，该转型反应容器具有硫酸溶液入口、黑钨矿入口和转型反应液出口，该转型过滤器具有转型反应液入口、转型滤液出口和转型物料出口；转型物料溶出装置，其位于所述黑钨矿转型装置的下游，与所述黑钨矿转型装置连通，具有混合反应器和溶出过滤器，该混合反应器具有转型物料入口、铵盐或钠盐溶液入口和溶出溶液出口，该溶出过滤器具有溶出溶液入口、滤渣出口、钨酸铵溶液或者钨酸钠溶液出口；以及转型滤液处理装置，其位于所述转型物料溶出装置的下游，与所述转型物料溶出装置连通，具有转型滤液结晶容器和结晶过滤器，该转型滤液结晶容器具有铵盐加入口，该结晶过滤器具有硫酸亚铁铵晶体出口和结晶母液出口，结晶母液出口与硫酸溶液入口连通。优选地，转型物料出口是钨酸滤饼的出口。优选地，还包括硫酸质量浓度控制器、黑钨矿转型液固比控制器、黑钨矿转型温度控制器、黑钨矿转型反应时间控制器和/或黑钨矿粒度控制器。优选地，还包括铵盐溶液浓度控制器或钠盐溶液浓度控制器、转型物料溶出液固比控制器、转型物料溶出温度控制器和/或转型物料溶出反应时间控制器。优选地，还包括转型滤液处理铵盐理论量控制器、转型滤液处理温度控制器和/或压力控制器。优选地，所述黑钨矿入口是黑白钨混合矿入口；所述黑钨矿入口具有含WO3质量百分比控制器。优选地，钨酸铵溶液出口与一净化与结晶容器、所述结晶过滤器和一分离器依次连通，该结晶过滤器具有APT固体出口和结晶母液出口；结晶母液出口与一第二硫酸溶液入口连通，该分离器具有钨酸出口和沉钨母液出口，钨酸出口与转型物料溶出装置连通，沉钨母液出口与一碳酸钙加入口、一反应温度控制器、一时间控制器、所述转型物料溶出装置连通。优选地，第二硫酸溶液入口具有硫酸溶液加入量控制器。优选地，转型滤液处理装置具有搅拌桨，该搅拌桨为折页式、布鲁马金式或螺带式。优选地，该搅拌桨具有搅拌速度控制器。本技术采用硫酸来分解黑钨矿(主要以FeWO4计)，反应如式(1)，将黑钨矿中的WO3以H2SO4的形式沉淀，铁、锰等进入溶液；溶出过程中加入铵盐或者钠盐，将钨酸转化为钨酸盐，以加入碳酸铵为例，反应如式(2)；在硫酸与硫酸亚铁的滤液中加入铵盐，得到硫酸亚铁铵晶体，滤液补入硫酸后返回处理黑钨矿硫酸铵以加入硫酸铵为例，反应如式(3)。H2SO4+FeWO4＝FeSO4+H2WO4 (1)H2WO4+(NH4)2CO3＝(NH4)2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由硫酸处理黑钨矿以制备钨酸盐溶液的系统，其特征在于，包括：黑钨矿转型装置，其具有转型反应容器和转型过滤器，该转型反应容器具有硫酸溶液入口、黑钨矿入口和转型反应液出口，该转型过滤器具有转型反应液入口、转型滤液出口和转型物料出口；转型物料溶出装置，其位于所述黑钨矿转型装置的下游，与所述黑钨矿转型装置连通，具有混合反应器和溶出过滤器，该混合反应器具有转型物料入口、铵盐或钠盐溶液入口和溶出溶液出口，该溶出过滤器具有溶出溶液入口、滤渣出口、钨酸铵溶液或者钨酸钠溶液出口；以及转型滤液处理装置，其位于所述转型物料溶出装置的下游，与所述转型物料溶出装置连通，具有转型滤液结晶容器和结晶过滤器，该转型滤液结晶容器具有铵盐加入口，该结晶过滤器具有硫酸亚铁铵晶体出口和结晶母液出口，结晶母液出口与硫酸溶液入口连通。

【技术特征摘要】
1.一种由硫酸处理黑钨矿以制备钨酸盐溶液的系统，其特征在于，包括：黑钨矿转型装置，其具有转型反应容器和转型过滤器，该转型反应容器具有硫酸溶液入口、黑钨矿入口和转型反应液出口，该转型过滤器具有转型反应液入口、转型滤液出口和转型物料出口；转型物料溶出装置，其位于所述黑钨矿转型装置的下游，与所述黑钨矿转型装置连通，具有混合反应器和溶出过滤器，该混合反应器具有转型物料入口、铵盐或钠盐溶液入口和溶出溶液出口，该溶出过滤器具有溶出溶液入口、滤渣出口、钨酸铵溶液或者钨酸钠溶液出口；以及转型滤液处理装置，其位于所述转型物料溶出装置的下游，与所述转型物料溶出装置连通，具有转型滤液结晶容器和结晶过滤器，该转型滤液结晶容器具有铵盐加入口，该结晶过滤器具有硫酸亚铁铵晶体出口和结晶母液出口，结晶母液出口与硫酸溶液入口连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，转型物料出口是钨酸滤饼的出口。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括硫酸质量浓度控制器、黑钨矿转型液固比控制器、黑钨矿转型温度控制器、黑钨矿转型反应时间控制器和/或黑钨矿粒度控制器。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小斌，崔源发，申雷霆，罗建新，周秋生，李建圃，齐天贵，徐双，刘桂华，彭志宏，刘德全，
申请(专利权)人：中南大学，江钨高技术开发应用有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43