一种熔炼钨矿的方法

1.本发明属于矿物提取技术领域，具体涉及一种熔炼钨矿的方法。


背景技术：

2.钨在硬质合金、武器装备、工业催化、电子器件等方面有广泛的应用，但其全球保有储量少，美、俄、日等国家以及欧盟已把钨列为战略储备物资。目前钨矿主要采用湿法工艺(碱浸和酸浸)先生成钨酸钠溶液，再通过离子交换和除杂得到钨酸铵溶液，然后钨酸铵溶液结晶得到仲钨酸铵，再将仲钨酸铵热解得到氧化钨，再通过氢气还原氧化钨制备得到钨金属，钨金属进一步碳化得到碳化钨。其中从钨矿到钨酸钠溶液采用的湿法工艺是20世纪50年代前提出的，近几十年来虽然对湿法工艺进行了一系列改进，如磷酸钠在碱浸出中的应用，硫磷混酸协同浸出，离子交换法转化等，但湿法工艺没有发生根本性的变化，仍然具有工艺流程长、产生大量废水和含水钨渣、各种药剂使用量大和成本较高等问题。而且湿法工艺对钨矿的品位要求较高，一般采用钨精矿来提取钨元素。但是，我国钨矿品位低且成分复杂(白钨矿占68.7％，黑钨矿占20.9％，混合型占10.4％)，其中白钨矿富矿少，品位低；黑钨矿富矿多，品位高；黑白钨混合矿与其他矿物共伴生，成分复杂难选难冶，难处理的白钨矿和黑白钨混合矿成为钨矿主流。因此，目前亟需一种可以处理各种种类钨矿的方法。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种熔炼钨矿的方法，该方法对原料的适应性强，能够处理各种种类、品位和粒度的钨矿混合矿。
4.为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
5.本发明提供了一种熔炼钨矿的方法，包括以下步骤：
6.将钨矿和熔剂进行富氧强化熔炼，得到粗钨酸钠；
7.所述熔剂包括碳酸钠和二氧化硅；
8.在所述富氧强化熔炼中通入富氧气体和燃料。
9.优选的，所述碳酸钠和二氧化硅的质量比为(30～50)∶(10～30)。
10.优选的，所述钨矿为黑钨矿、白钨矿或黑白混合钨矿；所述钨矿的质量为所述钨矿和熔剂总质量的30～60％。
11.优选的，所述富氧强化熔炼的温度为1100～1250℃。
12.优选的，所述富氧强化熔炼的时间为1～2h。
13.优选的，所述富氧气体中氧气的体积百分含量为30～90％。
14.优选的，所述富氧气体对燃料的空气过剩系数为0.8～1.1。
15.优选的，所述富氧强化熔炼在富氧强化熔池中进行。
16.优选的，所述富氧气体和燃料分别通过所述富氧强化熔池两侧的风嘴鼓入；所述风嘴与水平所成的角度为0～20
°
。
17.优选的，所述富氧强化熔炼中还加入所述富氧强化熔炼产生的烟尘；所述烟尘的
质量为所述钨矿质量的1～5％。
18.本发明提供了一种熔炼钨矿的方法，包括以下步骤：将钨矿和熔剂进行富氧强化熔炼，得到粗钨酸钠；所述熔剂包括碳酸钠和二氧化硅；在所述富氧强化熔炼中通入富氧气体和燃料。本发明采用富氧强化熔池对钨矿进行熔炼，熔剂与钨矿发生置换反应，生成液态粗钨酸钠。本发明提供的采用富氧强化熔炼钨矿生产粗钨酸钠的方法对原料的适应性强，能够处理各种钨矿的混合矿，对钨矿的种类、品位和粒度没有要求；钨矿中的重金属元素(如as、pb)在高温下形成稳定的玻璃相熔渣得以固定；生产的粗钨酸钠用途广泛，可以生产钨金属和碳化钨，也可以作为其他钨产品的原料。
附图说明
19.图1为本发明中熔炼钨矿的方法流程图。
具体实施方式
20.本发明提供了一种熔炼钨矿的方法，包括以下步骤：
21.将钨矿和熔剂进行富氧强化熔炼，得到粗钨酸钠；
22.所述熔剂包括碳酸钠和二氧化硅；
23.在所述富氧强化熔炼中通入富氧气体和燃料。
24.如无特殊说明，本发明对所用原料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。
25.本发明将钨矿和熔剂进行富氧强化熔炼。
26.在本发明中，所述钨矿优选为黑钨矿、白钨矿或黑白混合钨矿，更优选为黑钨矿或白钨矿；所述熔剂包括碳酸钠和二氧化硅；所述碳酸钠和二氧化硅的质量比优选为(30～50)∶(10～30)，更优选为(35～45)∶(10～25)；所述钨矿的质量优选为所述钨矿和熔剂总质量的30～60％，更优选为40～50％。
27.在本发明中，所述富氧强化熔炼的温度优选为1100～1250℃，更优选为1150～1250℃；所述富氧强化熔炼的时间优选为1～2h，更优选为1～1.5h。本发明中熔炼温度主要影响钨矿和熔剂进行反应的速度，从而影响粗钨酸钠的形成率和形成液相的温度。
28.本发明在所述富氧强化熔炼中通入富氧气体和燃料；所述富氧气体中氧气的体积百分含量优选为30～90％，更优选为60～80％；所述富氧气体对燃料的空气过剩系数优选为0.8～1.1，更优选为0.9～1.1；所述燃料优选包括天然气、煤气和粉煤中的一种或几种，更优选为天然气或煤气；当所述燃料为上述两种以上时，本发明对不同种类燃料的配比没有特殊限定，任意配比均可。本发明中空气过剩系数主要影响燃料燃烧的充分性和熔炼温度上升的速度，富氧气体的含氧率对熔炼钨矿的影响主要是对温度变化和燃烧充分性的影响。将富氧气体和燃料鼓入上层熔体可以使喷枪不用伸入到液面较下的位置，延长喷枪的使用寿命。
29.在本发明中，所述富氧强化熔炼优选在富氧强化熔池中进行；所述富氧气体和燃料分别优选通过所述富氧强化熔池两侧的风嘴鼓入；所述风嘴与水平所成的角度优选为0～20
°
，更优选为10～20
°
。本发明中富氧气体和燃料鼓入熔池内的角度有利于增大熔池全局搅动范围，减少死区，加速熔炼反应，增加喷枪寿命，减轻熔体对熔炼炉喷枪区域砖的侵
蚀。
30.在本发明中，所述富氧强化熔炼中还优选加入所述富氧强化熔炼产生的烟尘；所述烟尘的质量优选为所述钨矿质量的1～5％，更优选为1～3％。
31.本发明采用熔池对钨矿进行富氧强化熔炼，熔剂与钨矿发生置换反应，生成不互熔的液态粗钨酸钠和液态硅酸盐渣(硅酸钙、硅酸锰、硅酸铁和硅酸钠组成的均一液相)，由于液态粗钨酸钠和液态硅酸盐渣的比重不同，从而在熔池内分层，比重较小的液态硅酸盐渣为上层熔体，比重大的粗钨酸钠沉降至下层，可以从熔池底部排出，得到液体粗钨酸钠。
32.在本发明中，所述富氧强化熔炼过程产生的含尘烟气优选从所述富氧强化熔池上方的排烟口排出，通过烟气管路系统和收尘器收集烟尘后，进入余热锅炉回收热量，净化后的烟气外排，收集的烟尘返回所述富氧强化熔炼过程。本发明将收集的烟尘返回富氧强化熔炼过程使其进入硅酸盐渣，最终进入水溶渣，从而减少烟尘的排放量。
33.在本发明中，所述富氧强化熔炼过程产生的液体粗钨酸钠优选从所述富氧强化熔池的底部排出后通过溜槽进入产品收集池进行冷却，得到粗钨酸钠。本发明对所述冷却的过程没有特殊限定，采用本领域熟知的冷却过程即可。
34.在本发明中，所述富氧强化熔炼过程产生的液态硅酸盐渣通过出渣口进入渣包进行后续处理；所述后续处理优选为将所述液态硅酸盐渣进行冷却，得到硅酸盐渣，将所述硅酸盐渣进行研磨，将所述研磨后的硅酸盐渣和水混合后进行水溶处理和过滤，得到钨酸钠溶液和水溶渣；所述研磨优选采用球磨机进行；所述研磨后的硅酸盐渣的粒径优选《43μm；所述水和硅酸盐渣的质量比优选为2:1；所述水溶处理的时间优选为1h；本发明优选在水溶处理过程中对硅酸盐渣和水进行搅拌；所述搅拌采用搅拌桨进行；所述过滤优选采用板框过滤机进行；本发明对所述冷却、研磨、搅拌和过滤的过程没有特殊限定，采用本领域熟知的冷却、研磨、搅拌和过滤的过程即可。
35.在本发明中，所述粗钨酸钠和钨酸钠溶液的用途广泛，可用于生产钨金属和碳化钨，也可以作为其他钨产品的原料。
36.本发明提供的熔炼钨矿的方法流程如图1所示。由图1可知，本发明将钨矿、碳酸钠和二氧化硅进行配料后，投入富氧强化熔池(熔化炉)进行富氧强化熔炼，在熔化炉中鼓入燃料和富氧气体，通过富氧强化熔炼产生粗钨酸钠盐和渣(硅酸盐渣)，硅酸盐渣磨细后可以加水进行水溶，得到钨酸钠溶液和水溶渣，粗钨酸钠盐和钨酸钠溶液可以进一步处理，生产其他钨产品，在熔炼过程中产生的含尘烟气通过锅炉收尘器回收烟尘后，烟气净化外排，收集的烟尘可以返回配料过程，通过熔炼处理进入硅酸盐渣，最终进入水溶渣，减少烟尘的排放量。
37.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
38.实施例1
39.将42.55％黑钨矿(具体成分见表1)、44.66％碳酸钠、12.77％二氧化硅和占黑钨矿质量3％的粉尘混合配料后，从富氧强化熔池的加料口连续送入富氧强化熔池中，将含氧气60％的富氧气体和天然气分别从富氧强化熔池两侧与水平呈20
°
的风嘴鼓入上层硅酸盐渣熔体中，富氧气体对天然气的空气过剩系数为1.1，在1250℃下进行熔炼，在熔炼过程中产生的烟气从富氧强化熔池上方排烟口连续排出，通过烟气管路系统收集烟气中的烟尘后，进入余热锅炉回收热量，净化后的烟气外排；熔炼1h后，底层的液态粗钨酸钠从富氧强
化熔池底部排出，通过溜槽进入产品收集池进行冷却，得到粗钨酸钠，上层熔体液态硅酸盐渣通过富氧强化熔池端口的出渣口排出，流入渣包，进行冷却，得到硅酸盐渣，将硅酸盐渣研磨至粒径《43μm后，加入水用搅拌桨进行搅拌水溶，水与硅酸盐渣的质量比为2:1，水溶1h后，用板框过滤机进行过滤，得到钨酸钠溶液和水溶渣，钨酸钠的回收率为98.6％。
40.表1黑钨矿成分表
41.wo3sio2so3caomnofe2o372.31.61.41.07.311.0
42.实施例2
43.将42.94％白钨矿(具体成分见表2)、39.91％碳酸钠、17.17％二氧化硅和占白钨矿质量3％的粉尘混合配料后，从富氧强化熔池的加料口连续送入富氧强化熔池中，将含氧气60％的富氧气体和天然气分别从富氧强化熔池两侧与水平呈0
°
的风嘴鼓入上层硅酸盐渣熔体中，富氧气体对天然气的空气过剩系数为0.8，在1100℃下进行熔炼，在熔炼过程中产生的烟气从富氧强化熔池上方排烟口连续排出，通过烟气管路系统收集烟气中的烟尘后，进入余热锅炉回收热量，净化后的烟气外排；熔炼1h后，底层的液态粗钨酸钠从富氧强化熔池底部排出，通过溜槽进入产品收集池进行冷却，得到粗钨酸钠，上层熔体液态硅酸盐渣通过富氧强化熔池端口的出渣口排出，流入渣包，进行冷却，得到硅酸盐渣，将硅酸盐渣研磨至粒径《43μm后，加入水用搅拌桨进行搅拌水溶，水与硅酸盐渣的质量比为2:1，水溶1h后，用板框过滤机进行过滤，得到钨酸钠溶液和水溶渣，钨酸钠的回收率为98.1％。
44.表2白钨矿成分表
45.wo3sio2so3caomnofe2o367.22.90.722.80.20.6
46.尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。