江西有色金属  1990, Vol. 4 Issue (4): 60-62
文章快速检索     高级检索
钨资源保护与原料综合利用[PDF全文]

保护资源和合理使用原料,是提高经济效益的一项重要任务。苏联按国民收入计算的金属消耗量,比美国多140%,这证明在使用冶金原料方面存在着不合理现象。苏联从下述三个方面入手解决钨生产中保护资源问题:即提高原矿的钨回收率;含钨原料的综合利用,包括回收伴生金属和利用废料;再生有色金属。

一、 提高原矿的钨回收率

钨矿产基本上是低品位(0.12—0.15%)的白钨矿,以浮选为主的现行选矿方法,大多数不能保证可接受的回收率(80—85%),甚至连非标准精矿的回收率也达不到。选一冶联合流程,是处理难选钨物料具有发展前途的方法。解决特尔内奥兹矿的白钨和其他贫矿、难选矿的一项重要方案,在于制取极贫浮选精矿(2—3%WO3),供热压—苏打法处理。

为确保溶液中钨含量达98.5—99%,在合理的苏打消耗前提下,热压浸出必须在280—300℃条件下进行。温度升高既加快了过程速度,又增加平衡常数,从而保证了最低需要的苏打消耗。采用高温时,过程应在压力约10兆帕的管状热压器内进行。使用连续式管状热压器做的实验(工业试验)证实,从粗加工的白钨精矿(2.3—3.2%W03)提钨,可达到很高的回收率。

苏现研究了一项工艺,可将特尔内奧兹矿钨综合回收率从65—70提高到75—80%。要经济地实现此工艺方案,必须再生过剩的苏打。然而除结晶法析出过剩的苏打外,采用萃取法或者离子交换法直接从苏打溶液中提钨是有发展前途的。苏联有色金属湿冶科学研究所、莫斯科钢与合金学院、苏联科学院西伯利亚分院库尔纳柯夫普通化学与无机化学研究所都作过这方面的研究。

当前,迫切的问题是解决苏打溶液中钼与钨的分选问题。为了分选MoS3,必须中和处理苏打和使溶液酸化,然而,这都与析出硫化氢有关。溶液的中和处理与采用含离子交换剂膜片电渗析法再生苏打同时进行,引起了专家们关注。苏联选矿设计院、北高加索矿冶研究所、纳尔齐克湿冶厂所进行的研究获得了良好成果,但这个方法至今未被采用。

提高特尔内奥兹矿的钨回收率的其他方法,都要立足于从选矿周期中产出WO3含量达20%的精矿,供热压一苏打工序处理,这样可提高钨回收率3—5%。按照莫斯科钢与合金学院、中亚有色金属研究设计院和纳尔齐克湿冶厂联合研制的方法,对此精矿进行600—650℃的热处理,可保证经过一步热压—苏打浸出,达到高的钨浸出率。

在热处理中消除浮选剂,从而避免起泡,改善矿浆的过滤性,提高浸出指标。此外,由于生成白钨矿—钼钨酸矿固溶体,白钨矿的反应能力得到提高。

根据有色金属湿冶科学研究所研制的工艺方案,20%精矿加以850—900℃焙烧(为了分解CaCO3),接着用NH4Cl溶液浸大约70%的氯化铵得到再生。然后,把获得的含WO3较多的(30—35%)精矿投入热压—苏打工序浸出。这个复杂的提钨方案,有待工业检验后再作出评价。

特别应该提出关于化学处理黑钨精矿时提高钨回收率的途径问题。众所周知,为了在热压一苏打浸出过程中分解黑钨矿,消耗的苏打比处理白钨矿还要多。

在离心式行星研磨机上,预先进行机械活化处理,是甩苏打溶液加速分解某些类型的黑钨精矿的有效方法。离心式行星研磨机是一台兼有高频和冲击力的载能设备。采用这种方法准备精矿投入热压浸出工序,依赖于有色金属湿冶科学研究所顺利研制出一台生产能力500—1000公斤精矿/小时的连续式离心行星研磨机,其工作潜力不少于200小时,直到更换损坏零件为止。

对于任何类型的黑钨精矿来说,采用热化学预处理(在800—850℃下,精矿与CaCO3混匀焙烧),可达到高指标回收率。通过热化学预处理,黑钨矿转为容易被苏打溶液分解的人造白钨矿。这个方法将在某一工厂采用,也可能向其他企业推广。

二、 含钨原料和废料的利用

含钨原料中含有许多有价值的伴生金属,有钼(主要在白钨矿石中)、铌、钽和钪(主要在黑钨矿中)。有些类型的矿石原料含有铋矿物、黑钨矿的经常伴生矿物-锡(锡石)。

苏联过去对含钨原料的综合利用重视不够。现在他们处理钼钨酸钙矿精矿时可从伴生金属中提取钼(选出硫化化学钼精矿)。在处理含锡石很多的黑钨矿时,将热压-苏打法提取钨后产生的废渣,送往锡冶炼厂处理。

苏联从处理钨精矿石的废渣中回收铌、钽和钪,引起专家们很大兴趣。某一企业积存了约4万吨长期存放的废渣,平均含有:WO33—3.5%;(Nb、Ta)2O50.6—0.8;Sc2O30.005—0.015%。这类废渣可看成是综合型工艺成矿的矿产地。

苏联研制成的无废料流程,可从废渣中回收钨,还可制取钽—铌精矿。还研制出制取工业用氧化钪的方法。也可顺便选出氧化铁与氧化锰混合物,供黑色冶金使用。处理废渣在经济上是有利的,即使只回收钨也是合算的。废渣中的钨含量比矿石中多100—200倍。

处理白钨矿精矿产生的废渣(不同于黑钨矿),通常含钨较少(<1%WO3)。但是,从废渣中再回收钨也是适宜的。马拉尔工学院、纳尔齐克湿冶厂等单位进行的研究,证实了上述观点是正确的。如用水力旋涡技术富集白钨矿废渣的方法是有效的。用离子浮选技术从尾矿坝的废弃液中回收钨的方法也研制成功,并在纳尔齐克湿冶厂采用,该废弃液含有WO30.5—0.6克/升。

三、 再生有色金属

再生钨在总平衡表中所占的比重很大(近似估计≥50%)。属于再生钨的有废零件、钨和钨合金的废料和废件、块状硬质合金废料、不重磨的硬质合金刀片、刃磨硬质合金工具和高速切削钢工具时产生的粉尘。

现在企业组织收集和处理废金属及块状硬质合金废料的情况是比较令人满意的。处理工艺包括废料与硝石一起熔化;加水从钠浮渣中浸出Na2WO4;从残渣中回收钴。此工艺的缺点是在熔化过程中析出大量氧化氮气体,这样炉气需要消毒处理。

另一个可供选用的方法是碱介质中钨和钨合金的阳极电化学氧化。如“莫斯科灯泡厂”联合公司是在氨水溶液中进行电化学溶解,以确保制备仲钨酸铵的简短流程。按照苏联科学院冶金研究所研制的工艺,镀钍的钨废料在苛性钠中被阳极溶解。

北高加索矿冶学院和波别季特工厂共同进行的科研工作表明,使用交流的钨阳极溶解,有其优越性。在这种情况下,强化过程是依靠排除电极极化实现的。工业上釆用电化学法处理钨废料和块状硬质合金废料是很有前途的。

对于不重磨的硬质合金刀片和废刀片,最有效而又经济的方法是国外采用的锌法再生硬质合金混合料。该方法包括:硬质合金与锌熔体接触,在温度600℃下保温静置,使钴转入锌中;在温度800—900℃下真空中蒸馏锌;磨碎由脆性碳化钨和钴组成的残渣;制取硬质合金混合料,供制备硬质合金用。

按照莫斯科钢与合金学院和全苏硬质合金科学研究所的研究成果,波别季特工厂采用了锌法再生所有牌号的硬质合金。随着不重磨刀片产量的增加,这个方法将被更广泛采用。

对于纯硬质合金废料和不重磨刀片,苏联冶金研究所和全苏硬质合金科学研究所研制一种混合物再生方案,其工艺流程包括合金的氧化焙烧;制备氧化锌-钴混合物;氢法还原;有钴存在下的钨碳化。这种方法仅适用于BK型合金。

从刃磨硬质合金和高速切削钢刀具产生的粉尘中回收钨和其他有用组分的情况最差。这些粉尘含有45—50%的钨,可制备切削工具。现在收集粉尘还不彻底,因为集中刃磨和捕集粉尘主要是在大型机械制造厂。此外,尽管有禁令,但是刃磨硬质合金工具产生的粉尘和刃磨钢制工具产生的粉尘仍收集在一起。

刃磨硬质合金产生的粉尘含有(%):WC3—8;CO0.3—0.5;Fe20—40;SiC40—50;TiC0.5;Cu0.5—1.5。WO3含量等于和大于3%的粉尘,才返回重新处理。现在上述粉尘不超过10%,且采用加苏打烧结粉尘的工艺,把钨浸入水溶液,回收率72%,工艺不完备,其他组分(钴、碳化硅)尚未利用。

机械选矿与化学选矿合理配合应用,可解决粉尘的综合处理问题。工业生产流程如选择合理,则组建流程的投资会很快收回。

周永益译自  苏联《有色金属》1989,NO6,84—86。

王豫新  校