[发明专利]一种从钨酸钠溶液制备氧化钨水合物的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用无机酸、有机酸类或其衍生物、有机糖类或其衍生物做添加剂水热分解钨酸钠制备氧化钨水合物的方法，属于无机盐工业生产和粉体材料制备领域。

背景技术

氧化钨主要被用作制备金属钨，同时也被广泛应用于冶金、制备功能材料、光电化学、催化剂、着色剂等众多领域。近年来科研人员又陆续发现氧化钨在光学、磁学、电子学等方面的诸多特性，其开发应用也得到越来越多的瞩目。

在现有的钨冶炼体系中，由于工业钨酸钠粗溶液中含有多种杂质元素，且必须经过分步除杂才能全部去除，导致整个冶炼流程冗长、大量耗费能源、增加环境压力。其中除Na的过程最为繁琐，需要增加钨酸铵、APT两种中间产物才能有效去除，其主要原因是：在传统思路里从钨酸钠溶液中直接沉淀钨元素的方法只能是制备钨酸，而钨酸钠溶液酸化制备钨酸沉淀的过程中，会产生多种复杂的钨多酸盐和杂多酸盐，同时伴有难于过滤洗涤的白钨酸生成，导致Na元素不可避免地夹带在沉淀中，必须通过氨溶的方法才能除净。解决该问题的一种有效途径是在偏碱性环境中找到一种溶解度很小的钨氧化物或钨氢氧化物。

发明内容

本发明提供一种采用水热法分解钨酸钠溶液的工艺，采用该工艺生产出的氧化钨水合物不含Na元素，大大简化了氧化钨生产流程，降低了生产成本，而且整个生产过程中不排放任何形式的污染物。

一种从钨酸钠溶液制备氧化钨水合物的工艺，包括以下步骤：

1调配一定浓度的钨酸钠水溶液；

2将钨酸钠水溶液与添加剂按照合适的配比一起置于高压反应釜中进行水热分解，反应过程中调控体系的pH稳定在一定的范围内，得到WO₃·0.5H₂O料浆；

3洗涤、过滤分离料浆得到WO₃·0.5H₂O滤饼和母液；

4滤饼在焙烧炉中进行低温焙烧；

5母液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离，得到固体钠盐和结晶母液；

步骤(1)钨酸钠溶液的浓度最好控制在30％～45％。

步骤(2)水热反应的温度为100～250℃，时间为5～25小时；添加剂用量按化学方程计量摩尔比为钨酸钠的110％～200％；体系pH控制在6.5～9.0之间。其中水热体系pH最好控制在7.0左右，这样既避免了生成钨多酸盐，又可以保证较快的反应速率。

步骤(2)所述的添加剂包括无机酸类(如碳酸、盐酸、硫酸等)、有机酸类(如酒石酸、顺丁烯二酸等)或/和其衍生物、有机糖类(如蔗糖、麦芽糖等)或/和其衍生物，或者是它们之间的任意混合物。

步骤(4)所述的焙烧温度为300～450℃，无需保护气氛。

步骤(5)所述的结晶母液返回矿石浸出工序或钨酸钠水溶液调配工序。

本发明将钨酸钠水热体系的pH值调控在6.5～9.0的范围内，避免正钨酸根发生复杂转变，而制备出不含Na元素的WO₃·0.5H₂O沉淀，因而可省去钨酸铵、APT的生产工序，大大降低了能耗，减轻环境负担，并且在制备超细粉体上有明显优势。

本发明中，水热反应产品即为不含Na的氧化钨水合物，无需经过中间产品钨酸铵、APT生成工序，所以工艺流程简单，设备简单，操作简单，成本低。整个工艺形成闭路循环，实现了母液和洗液的循环利用，整个过程中不排放任何形式的污染物，从源头上避免了污染。另外，该发明制备出的氧化钨粉体粒径分布均匀，平均粒径约为1.0μm，在超细粉体的制备上有很大优势。

附图说明

图1：本发明制备氧化钨原则工艺流程(以添加物为CO₂为例)示意图。

具体实施方式

实施例1：

在高压反应釜中放入质量分数为45％的钨酸钠溶液，在较高压力下强制通入CO₂气体至pH为7左右，持续通入CO₂并保持水热温度为180℃，反应时间24小时，钨酸钠溶液的分解率为99.25％。得到的料浆易于过滤分离，WO₃·0.5H₂O滤饼用去离子水洗净，然后将湿滤饼放入焙烧炉中，在400℃焙烧3小时，即得成品氧化钨。料浆分离后的母液与洗液一起进行蒸发浓缩后返回至矿石浸出工艺，实现碱的循环利用。整个流程形成闭路循环，整个过程中不排放任何形式的污染物，从源头上避免了污染。

实施例2：