硫磷混酸协同体系高效处理复杂白钨矿新技术

时间:2014-05-11    作者:    浏览次数:3146

所属高新技术领域:  新材料

属其他学科、专业领域:  资源与环境

单位名称:  中南大学

单位性质:  高等院校

推荐单位:  中国有色金属工业协会

成果简介:

    钨被誉为“工业牙齿”、“战争金属”,战略地位不可替代。我国钨的资源量、产量和消耗量均居世界第一,具有举足轻重的地位。我国开发的钠碱分解技术(NaOH体系)突破了国内外长期认为白钨矿不能碱分解的理论禁锢,成为国内主流工艺。

    然而钨矿禀赋随着开发不断下降,已形成低品位、多矿物共生、细粒嵌布的复杂难处理白钨矿(CaWO4)占统治地位的局面。使得钠碱冶炼技术面临的问题日益突出:1)越低品位的钨精矿越难分解,造成选矿回收率与冶炼回收率更加难以兼顾的矛盾;2)复杂矿的冶炼过程有害排放量更大,可溶性钠盐、废渣各10万吨/年;3)大量的含钙脉石恶化了钠碱冶炼过程,磷、钼等元素难以综合利用;4)压煮设备操作要求高、能耗大,钠碱试剂成本贵。

    项目组针对这些新问题开展研究,提出了新的钨冶炼体系。取得如下发明:

    1. 发明了硫—磷混酸协同体系常压分解低品位复杂白钨矿的新技术

    将传统的钠碱压煮分解体系改为酸性常压分解体系,提出硫酸—磷酸混合酸协同浸出,使钨以磷钨杂多酸形式进入到溶液中,而钙以硫酸钙形式沉淀进入到固相,实现分解难处理钨矿。钨精矿品位低至20%浸出率仍高达99%,从而攻克了选冶回收率难以兼顾的矛盾,选冶综合回收率可大幅度提高15%以上;

    2. 发明了抑制产物硫酸钙阻滞膜形成、稳定高效分解钨矿的方法

    利用新体系自身存在的硫?磷?钨?钼等离子的络合作用,通过“调整体系组成→降低钙的过饱和度→抑制自发成核→促进粗晶硫酸钙形成→消除浸出阻滞膜”的精细调控,实现稳定高效分解。浸出率提高2%以上,折合每年多收2000吨金属;主试剂硫酸价格不及传统NaOH的1/10;

    3. 发明了母液循环浸出技术和分解渣控制结晶综合利用技术,实现清洁生产

    利用磷钨杂多酸的溶解和相分配的规律,简洁高效提取钨后母液可直接返回分解,彻底消除废水和有害盐排放;并开发了钨矿分解过程中石膏结晶形态控制技术,实现综合利用,消除了废渣排放;

    4. 发明了硫磷混酸体系中伴生元素综合利用技术

    曾经的有害伴生元素磷不仅起到了协同浸出作用,还可在分离主金属后,通过专门的溶液脱硫处理实现综合回收。新体系中钼主要转为钼酰阳离子,而钨仍为多酸阴离子,性质差异最大化,为相似元素的分离创造了极为有利的条件。

成果创新性:

    与现有在碱性体系下高压分解白钨矿的主流工艺(NaOH压煮工艺和Na2CO3压煮工艺)相比,新技术提出了全新的钨冶炼体系,实现了白钨矿的常压高效分解;采用冷却结晶工艺取代了现有的离子交换或溶剂萃取提钨工艺;分解渣实现了清洁利用。

    新技术现申请国家发明专利12项,已授权5项,获PCT国际专利优先权1项,已进入美俄德加等国家阶段。

成果独占性:

    新技术难以获取或复制

成果盈利性:

    工业应用表明该技术可使每吨APT的总加工成本降低30%以上。

成果持续性:

    新技术的开发团队具有雄厚的技术储备和强的持续创新能力。

成果先进性:

    1)技术指标方面:与国内外主流的NaOH压煮工艺和Na2CO3压煮工艺相比,新技术实现了白钨矿的常压分解,处理20~70% WO3的白钨矿均可达到99%以上的指标;

    2)经济指标方面:与国内外主流的NaOH压煮工艺和Na2CO3压煮工艺相比,新技术可降低总加工成本20~30%;

    3)环保指标方面:与国内外主流的NaOH压煮工艺和Na2CO3压煮工艺相比,新技术取代了现有的离子交换或溶剂萃取工艺,废水和有害盐排放降低95%以上;废渣可作建材原料。

成熟度:  大批量

拟采取的转化方式:  技术转让;技术许可;技术入股

应用推广的已投入情况:  2000万—5000万

资金需求额:  1000万—2000万

融资用途:  市场开拓

评价机构:  中国有色金属工业协会

评价意见:

    本技术通过了中国有色金属工业协会组织的专家鉴定,专家一致认为: “创新性强,工艺稳定,整体技术达到国际领先水平”。