钨的冶炼工艺
钨绿色冶炼工艺研究及其技术探讨
钨绿色冶炼工艺研究及其技术探讨以黑白钨矿碱浸出-离子交换工艺为例，工艺经历了钨酸钠体系→钨酸铵体系的转型过程。
现行的碱（酸）浸出-净化-铵盐转型工艺生产APT过程必须使用氢氧化钠、氯化铵或盐酸，由于Na+和Cl-化学性质活泼，难以不溶化合物实现沉淀分离，无法闭路循环。
受工艺原理的限制，三种现行工艺均无法实现废水零排放。
我国黑白钨冶炼90%都采用高碱分解-离子交换工艺，但一直存在废水排放量大，处理成本高的问题。
全国钨冶炼年排放废水1600万吨,烧碱2.13万吨、氨氮 1.02万吨[5]。
废水原水pH值高达13(超国标1万倍),氨氮500mg/L(超国标30倍)，主要杂质有：As、Zn、Pb、Cd、Cu、Cr、Na、Cl、F等。
虽然经处理可以达标排放，但对生态环境的影响依然很大。
少数企业采用萃取工艺，虽然废水排放量减少，但由于Cl-、SO42-的富集严重只要采用碱（酸）浸出-铵盐转型工艺，就会产生Na+和Cl-等化学性质活泼元素无法闭路循环，一些副产废液必须作为废水开路排放的问题。
我国钨冶炼各种工艺排放的废水种类如下：经典工艺：人造白钨母液、酸分解母液；酸法工艺：酸分解母液；离子交换工艺：交后液、洗Cl-液；叔胺萃取转型工艺：萃余液；季胺萃取转型工艺：萃余液。
钨冶炼绿色分离面临的难题实现钨与杂质的绿色分离和废水零排放必须废弃沿袭二百多年的黑、白钨矿碱（酸）浸出-铵盐转型冶炼工艺体系，开发新一代无酸碱钨冶炼工艺，实现钨冶炼无污染闭路循环。
就可能实现废水零排放的钨冶炼工艺而言，国内外学者曾经开展过“钨精矿火法直接制取碳化钨”[6-9]和“熔盐电解直接制取碳化钨或金属钨”的工艺探讨，作者也进行了“黑、白钨矿铵盐不变体系闭路冶炼工艺”的深入研究。
1.钨精矿火法直接制取碳化钨国内外学者曾经进行过铝热还原法制取碳化钨、熔盐萃取-碳化法制取碳化钨和钨精矿-碳还原法制取碳化钨的相关研究[6-9]。
结果表明存在以下难以克服的问题：（1）制取的碳化钨杂质含量高，难以满足质量要求;（2）金属收率低于湿法冶炼，仅为90%左右；（3）获得的碳化钨必须用HCl酸洗除杂,才能在一定范围内提高纯度;（4）酸洗废液的排放造成环境污染。
钨冶炼的主要工艺流程
选矿流程
钨矿的选矿流程包括破碎、磨矿、分 级、选别等环节，其中破碎和磨矿是 关键环节，需要严格控制。
钨精矿的制备
制备方法
钨精矿的制备主要采用化学分解、电 解等方法，根据钨精矿的性质和用途
不同，选择合适的制备方法。
制备流程
钨精矿的制备流程包括溶解、净化、 沉析、结晶等环节，其中溶解和净化
是关键环节，需要严格控制。
钨粉的粒度控制
通过控制工艺参数，得到 不同粒度的钨粉。
金属钨粉的包装
将制备好的金属钨粉进行 包装，以便运输和储存。
05 钨制品的加工
钨粉末的压制成形
钨粉末的压制成形是钨制品加工的重要环节， 通过将钨粉末在高温高压下进行压制，使其成 为具有一定形状和密度的钨制品。
钨粉末的压制方法有多种，如模压法、等静压 法和热压法等，不同的压制方法适用于不同形 状和规格的钨制品。
钨冶炼的主要工艺流程
汇报人：可编辑 2024-01-06
• 钨矿的采选 • 钨的分解 • 钨的净化与除杂 • 钨的还原 • 钨制品的加工
01 钨矿的采选
钨矿的开采
开采方式
钨矿的开采主要采用露天开采和 地下开采两种方式，露天开采适 合埋藏较浅的矿体，而地下开采
则适用于埋藏较深的矿体。
开采设备
开采钨矿需要用到挖掘机、装载机 、运输车辆等大型设备，以及通风 机、排水泵等辅助设备。
粉末状三氧化钨制备
将钨酸或钨酸盐沉淀物加热脱水，得到粉末状三氧化钨。
三氧化钨的氢还原
01
02
03
氢气准备
将氢气经过净化处理，去 除其中的杂质。
氢还原过程
将粉末状三氧化钨置于还 原炉中，通入氢气进行还 原反应，得到钨粉。
钨冶炼技术的现状与发展
钨冶炼技术的发展将对全球经济产生重 要影响。随着钨在高新技术领域的应用 不断扩大，钨的需求量将不断增加，推
动钨冶炼技术的不断发展。
钨冶炼技术的进步将促进相关产业的发 展。钨冶炼技术的优化和改进将带动采 矿、化工、新材料等上下游产业的发展
，为全球经济的发展注入新的活力。
钨冶炼技术的国际合作与交流将进一步 加强。随着全球经济的融合和技术的快 速发展，各国在钨冶炼技术方面的合作 与交流将更加频繁和紧密，共同推动钨
新型钨冶炼技术的研究和应用将不断涌现。例如，生物冶金、化学冶金 等新型钨冶炼技术的研究和应用将为钨资源的开发利用提供新的途径。
钨冶炼技术与新材料技术的结合将更加紧密。随着新材料技术的不断发 展，钨冶炼技术将与新材料技术相结合，开发出具有优异性能的钨基新 材料，满足高新技术领域的需求。
钨冶炼技术对全球经济的影响
交流平台
建立钨冶炼技术交流平台，可以促进各国之 间的技术交流和合作，推动钨冶炼技术的共 同发展。
05
钨冶炼技术的前景展望
钨在高新技术领域的应用前景
钨在高新技术领域具有广泛的应用前景，如航空 航天、核能、电子、超导等。钨的高熔点、高密 度和良好的导电性能使其成为这些领域的关键材 料。
在核能领域，钨被用作核反应堆的反射层和遮蔽 剂，能够有效吸收和反射中子，提高核反应效率 。
钨的用途
钨在工业中广泛应用，主要用于 钢铁、有色金属、玻璃等材料的 添加剂，以及硬质合金、高温合 金、航天材料等领域。
钨冶炼技术的发展历程
早期钨冶炼技术
早期钨冶炼技术包括钨精矿的焙烧、 酸浸、沉矾、还原等工序，但该技术 流程长、能耗高、环境污染严重。
现代钨冶炼技术
现代钨冶炼技术包括酸分解、溶剂萃 取、离子交换、萃取剂回收等技术， 具有流程短、能耗低、环保等优点。
火法冶炼的原理和工艺
目录
• 火法冶炼的原理 • 火法冶炼的工艺流程 • 火法冶炼的设备 • 火法冶炼的环境影响与控制 • 火法冶炼的未来发展
01
CATALOGUE
火法冶炼的原理
火法冶炼的定义
01
火法冶炼是指通过高温熔炼、还 原、氧化等物理和化学反应，将 矿石中的有价元素提炼出来，并 获得金属或其化合物的过程。
冷却水管理
对冷却水进行循环利用，减少用水量和废水排放量。
雨水排放管理
建立初期雨水收集系统，防止受污染的雨水直接排入水体。
固体废弃物处理
废弃物分类
对固体废弃物进行分类、收集和处理，以利于资源化利用和减少 对环境的危害。
废弃物填埋
对无法回收利用的废弃物进行安全填埋，并采取防渗漏措施。
废弃物资源化
通过回收、加工和处理，将有价值的废弃物转化为再生资源，如 废钢铁、废渣等。
熔炼辅助设备
熔炼过程中需要使用到一些辅助设备，如供料设备、燃料供 应设备、排烟设备、出渣设备等，这些设备能够确保熔炼过 程的顺利进行。
精炼设备
精炼炉
精炼炉是用于对熔融金属进行精炼的设备，通过去除杂质、调整成分等手段， 使金属达到要求的纯度和质量。常见的精炼炉有平炉、转炉、电炉等。
精炼辅助设备
精炼过程中同样需要使用到一些辅助设备，如合金添加设备、扒渣设备、浇注 设备等，这些设备能够提高精炼效率和产品质量。
，得到金属单质的过程。
精炼
通过加入适当的添加剂，去除 杂质，提高金属纯度的过程。
火法冶炼的应用范围
有色金属冶炼
通过火法冶炼提取铜、 镍、铅、锌等有色金属
。
钢铁冶炼
通过火法冶炼提取铁、 锰等黑色金属。
钨冶炼工艺流程
钨冶炼工艺流程
钨冶炼的工艺流程通常包括以下几个步骤：
1. 选矿：根据矿石中钨的含量和矿石的物理性质，选择适合的矿石进行冶炼。
常见的钨矿石有钨灰石、黑钨矿等。
2. 粉碎：将选取的矿石进行粉碎处理，以便后续的选矿、浮选等操作。
3. 精选：通过物理或化学方法对粉碎后的矿石进行分离，主要是分离钨矿石中的钨矿石和杂质。
4. 浮选：将经过精选的矿石进行浮选处理，使用药剂和气泡等方法，使钨矿石与浮选泡沫分离。
5. 烧炼：将浮选后的矿石经过烧炼处理，去除其中的杂质和硫。
6. 融化和精炼：将经过烧炼的矿石与氧化剂一起加热，使其融化，并通过冷却结晶的方式得到纯净的钨。
7. 双碳还原法：将纯净的钨与石墨一起高温加热，使其发生还原反应，得到金属钨。
8. 后续处理：对得到的金属钨进行加工处理，包括锻造、压延、焊接等，使其具备特定的形状和性能。
以上是钨冶炼的一般工艺流程，实际生产中可能会根据具体情况进行调整和改进。
钨冶炼的流程与工艺
2023
PART 04
钨冶炼工艺
REPORTING
传统工艺
钨精矿分解
将钨精矿与酸或碱混合，通过化学反应将钨 矿物中的钨元素提取出来。
沉钨
在钨酸钠溶液中加入沉淀剂，使钨元素以 WO3的形式沉淀下来。
中和除杂
通过加入中和剂，将钨酸盐溶液中的杂质去 除，得到较为纯净的钨酸钠溶液。
新兴工艺
生物冶金法
利用微生物的生物催化作用，将钨精矿中的钨元素提取出来，具有环保、节能 、成本低等优点。
等离子熔炼法
利用高温等离子体将钨精矿熔融，再通过急冷淬火得到结晶态钨粉，具有产品 纯度高、粒度细且分布均匀的优点。
2023
PART 05
钨冶炼的环境影响与可持 续发展
REPORTING
环境污染与治理
2023
钨冶炼的流程与工艺
汇报人：可编辑
2024-01-06
REPORTING
2023
目录
• 钨的简介 • 钨矿的开采与选矿 • 钨的冶炼过程 • 钨冶炼工艺 • 钨冶炼的环境影响与可持续发展 • 钨冶炼的挑战与前景
2023
PART 01
钨的简介
REPORTING
钨的性质
高熔点
钨是已知熔点最高的金属， 高达3410°C。
杂质去除与金属提取
在钨精矿分解后，需要去除其中的杂质，以获 得高纯度的钨化合物。
杂质去除的方法有多种，如沉淀法、离子交换 法、溶剂萃取法等，根据杂质种类和含量的不 同，选择不同的去除方法。
在杂质去除后，通过还原剂将钨酸盐还原为金 属钨粉。常用的还原剂有氢气、碳等，还原过 程需要在高温下进行，以获得高纯度的钨粉。
钨合金 国标
钨合金国标钨合金是一种具有特殊性能和广泛应用的金属材料。
它由钨和其他金属元素合金化而成，具有高熔点、高密度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优异特性。
钨合金被广泛应用于航空航天、电子、化工、医疗器械等领域，成为现代工业中不可或缺的重要材料。
钨合金的国际标准主要由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）制定。
这些标准规定了钨合金的化学成分、物理性能、加工工艺要求等方面的要求，以确保钨合金在不同应用领域具有一致的质量和可靠性。
钨合金的化学成分是实现其优异性能的关键。
根据国际标准，钨合金的主要成分是钨，通常含量在80%以上。
同时，钨合金还含有其他金属元素，如镍、铁、铜等，以调节其硬度、塑性和耐腐蚀性等性能。
不同的合金成分可以使钨合金具有不同的特性，满足不同工业领域的需求。
钨合金的高熔点是其最突出的特点之一。
钨的熔点达到3422摄氏度，是所有金属中熔点最高的。
这使得钨合金在高温环境下表现出良好的稳定性和抗氧化性能，可以用于制造高温熔炼设备、高温工具和高温结构材料。
除了高熔点外，钨合金还具有高密度和高硬度。
钨的密度达到19.3克/立方厘米，是铁的两倍多。
因此，钨合金具有较高的重量和较高的硬度，适用于制造高速切削工具、研磨材料和防护装备等。
钨合金还具有良好的耐腐蚀性能。
由于钨合金中含有其他金属元素，使其形成了致密的氧化膜，可以有效地防止氧、水和酸碱等介质的侵蚀。
因此，钨合金在化工、石油、海洋等腐蚀环境中有着广泛的应用。
钨合金的制备工艺也是国际标准的重要内容。
国际标准规定了钨合金的冶炼、热处理和加工等工艺要求，以确保钨合金的质量和性能。
冶炼工艺包括精炼和合金化，以控制钨合金的化学成分。
热处理工艺包括退火、固溶和时效等，以调节钨合金的结构和硬度。
而加工工艺包括铸造、锻造、挤压、切削等，以获得所需的钨合金产品。
钨合金国际标准的制定对于推动钨合金在全球范围内的应用和发展起着重要作用。
这些标准确保了钨合金的质量和可靠性，使其能够满足不同工业领域的需求。
钨湿法冶金进展
结晶母液过去采取二次结晶，人造白钨等方法回收，流程冗长．
新工艺直接将母液返回交前液而不影 响离子交换的操作，已在国内３个工厂应 用，取得极好效果．
谢谢！
每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成
•
1、
功的路 。20.11.920.11.9Monday, November 09, 2020
4．低浓度含钨废液及结晶母液中钨的回收
●低浓度含钨废液
钨冶炼过程中产生的低浓度含钨废水长期以来不能有效回收． 以钨离子交换工艺为例，交后液含钨约0.15-0.3g/l．
造成的钨损约0.8-1.0%
我们开发的新工艺，可以将这部分钨 有效回收约2/3或以上．
现已成立学科性公司，拟进行推广．
4．低浓度含钨废液及结晶母液中钨的回收
会引起浸出率的大幅度下降。 白钨矿：CaWO4+2HCl=H2WO4+CaCl2 CaWO4+Na2CO3=Na2WO4+CaCO3
1．钨矿物原料湿法分解
碱法热球磨工艺：
采用机械活化的技术路线，边磨边浸，极大地强化钨矿物原料地分 解过程，实现了NaOH浸出高钙黑钨矿、黑白钨混合矿甚至白钨精矿矿， 乃至低品位复杂钨物料：
CaWO4+2NaOH=Na2WO4+Ca(OH)2 新工艺在国内获得成功应用并获得1993年国家技术发明二等奖。
原料
WO3 Ca %%
67.65 72.23 64.70 65.40 70.51 34.57 41.83
14.82 15.84 12.70 13.20 3.42 5.97 8.75
工作条件
•
9、
。上 午5时22 分21秒 上午5 时22分0 5:22:21 20.11.9
金属冶炼中的钨合金制备技术
环境友好型的制备技术
低污染熔炼技术
采用保护气氛熔炼、真空熔炼等低污染熔炼技术，减少钨合金制 备过程中的环境污染。
废料回收与再利用
对钨合金废料进行回收、分类、再利用，降低生产成本，同时减 少对环境的负担。
无害化处理工艺
采用无害化处理工艺，对钨合金生产过程中产生的废气、废水和 废渣进行妥善处理，确保符合环保要求。
钨合金的高熔点和良好的导热性使其成为 航空航天领域中高温部件的理想材料，如 燃烧室和喷嘴等。
电子工业
其他领域
钨合金具有良好的导电性和稳定性，可用 于制造电子元件和集成电路的封装材料。
钨合金还可应用于石油、化工、医疗器械 等领域，如制造高温炉具、催化剂载体和 医疗设备等。
02
钨合金的制备技术
粉末冶金法
熔炼法制备的钨合金具有较好的力学性能和高温稳定性，适用于对强度和耐热性能 要求较高的场合。
熔炼法的工艺流程相对复杂，成本较高，但可以制备出大型和复杂的钨合金构件。
喷射沉积法
01
喷射沉积法是一种较新的钨合金制备技术，通过将熔融的钨合 金喷射并沉积到基体上，制备出钨合金材料。
02
喷射沉积法制备的钨合金具有较好的致密度和表面质量，同时
金属冶炼中的钨合金制备技术
目录 CONTENTS
• 钨合金的简介 • 钨合金的制备技术 • 钨合金的性能优化 • 钨合金制备技术的发展趋势与挑战
01
钨合金的简介
钨合金的定义
钨合金是由金属钨与其他金属或非金 属元素组成的合金。
钨合金的成分和比例可以根据需要进 行调整，以达到所需的物理和机械性 能。
热处理工艺
钨合金的固溶处理
通过加热将合金元素完全溶解于钨基体中，形成单相固溶体，为后 续的时效处理做准备。
钨钼冶炼中的冶金技术
这些技术能够实现高纯度钨钼的分离提纯，但存在操作复杂、能耗 高和环境污染等问题。
发展趋势
未来将更加注重开发高效、环保的分离提纯技术，如膜分离、色谱 分离和电化学分离等。
绿色冶炼技术的研究与应用
绿色冶炼技术的概念
01
绿色冶炼技术是指在钨钼冶炼过程中，采用环保、节能的技术
手段，降低能耗和减少环境污染。
还原熔炼过程中，需要控制适当的温 度、压力和气氛，以确保金属的回收 率和质量。
钨钼还原熔炼的工艺流程
配料与混合
将处理后的原料与还原剂按一 定比例混合，得到均匀的冶金 原料。
金属提取
熔炼后的金属液经过提取、精 炼等处理，得到纯度较高的钨 、钼金属。
原料准备
将钨钼矿石破碎至适当粒度， 并进行磨细、筛分等处理，得 到符合要求的原料。
钨钼冶炼中的冶金技 术
contents
目录
• 钨钼冶炼概述 • 钨钼精矿的预处理技术 • 钨钼的还原熔炼技术 • 钨钼的分离与提纯技术 • 钨钼冶炼的环境保护与资源循环利用 • 钨钼冶炼中的新技术与展望
01
钨钼冶炼概述
钨钼的性质与用途
钨的性质
钨是一种银白色的金属，具有高熔点、高硬度、良好的导 电性和导热性等特性。它在高温合金、硬质合金、电子工 业和核工业等领域有广泛应用。
熔炼
将混合好的冶金原料加入熔炼 炉中，在高温下进行还原熔炼 。
渣分离与处理
熔炼过程中产生的炉渣需要进 行分离与处理，以回收其中的 有价组分。
还原熔炼过程中的主要反应
钨、钼的氧化物与碳 发生还原反应，生成 金属钨、钼和二氧化 碳气体。
炉渣中各组分之间发 生反应，形成低熔点 的共融体。
碳与氧发生反应，生 成一氧化碳气体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钨的冶炼工艺
钨精矿分解法：火法和湿法。
①火法分解常用碳酸钠烧结法。
该方法是将黑钨精矿和碳酸钠一起放置在回转窑内于800～900℃下烧结。
处理白钨精矿时还需加入石英砂，目的是获得溶解度小的原硅酸钙，烧结温度约为1000℃。
经约两小时的烧结，精矿分解率可达98～99.5％。
烧结料在80～90℃下用水浸出，过滤后得钨酸钠溶液和不溶残渣。
②湿法分为碱分解法和酸分解法。
分解黑钨精矿时，用氢氧化钠溶液在110～130 ℃或更高的温度下浸出。
白钨精矿则用碳酸钠溶液在高压釜内于200～230 ℃浸出，或用盐酸于90 ℃分解，得固态粗钨酸。
湿法处理钨精矿的分解率可达到98～99％。
钨化合物提纯
钨酸钠溶液所含硅、磷和砷等杂质在溶液中分别呈硅酸钠、磷酸氢钠和砷酸氢钠状态。
煮沸溶液并用稀盐酸中和，当溶液pH为8～9时，硅酸钠水解成硅酸凝聚沉淀，加入氯化镁和氯化铵溶液，使磷、砷生成溶解度很小的磷酸铵镁和砷酸铵镁沉淀除去。
加硫化钠到钨酸钠溶液中，钼先于钨形成硫代钼酸钠，用盐酸中和，使溶液pH 为2.5～3.0时，钼成难溶的三硫化钼沉淀除去。
在净化后的钨酸钠溶液中加入氯化钙溶液，得钨酸钙(CaWO)沉淀，用盐酸分解钨酸钙沉淀得工业钨酸,钨酸于700～800 ℃下煅烧,得到工业纯三氧化钨。
如果制取化学纯三氧化钨可将工业钨酸溶解于氨水中,得到钨酸铵溶液,硅等杂质留于渣中。
溶液经蒸发结晶处理,得到片状的仲钨酸铵[5(NH) O 12WO 5H O]晶体。
由于仲钼酸铵的溶解度大于仲钨酸铵，结晶后，仲钨酸铵晶体的含钼量降低。
仲钨
酸铵干燥后，于500～800 ℃下煅烧，即得化学纯三氧化钨。
70年代采用叔胺(R N)法或法使钨酸钠溶液转换成钨酸铵溶液,简化了工艺流程,提高了钨的回收率。