[发明专利]一种高效清洁的钨冶炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀有金属提取冶金领域，特别是钨冶炼的技术方法。

背景技术

NaOH分解法由于对原料适应性强，分解率高而成为现行处理钨矿物原料的主流工艺。但是现实钨冶炼过程中，要获得高的钨浸出率，NaOH的消耗量很大。例如，处理黑钨精矿时，要得到99%的浸出率时，NaOH的消耗量为理论量的1.5～2倍；而处理白钨精矿时，NaOH耗量甚至达到了理论量的3～4倍。

众所周知，NaOH是通过氯碱工业中电解NaCl获得的。NaCl电解过程中阴极室产生NaOH和H₂，阳极室产生Cl₂。由电解直接得到是浓度为30%左右的NaOH溶液，本已可以用于分解钨矿，但为了方便储运，还需要通过蒸发结晶将NaOH制成固碱。由于NaOH水化热大，蒸发过程需要消耗大量的能量；另外由于工业上对NaOH需求量大，而H₂和Cl₂的市场需求量相对较小，导致NaOH价格飙升，实际上H₂和Cl₂生产成本也直接或间接地转移到NaOH产品上。

NaOH的价格居高不下，导致钨冶炼成本上升。因此迫切需要通过工艺技术的综合提升，降低成本、增强竞争力。

现行钨冶炼过程是通过NaOH分解钨矿物原料获得钨酸钠溶液，再经过离子交换法或溶剂萃取法吸附或萃取钨，然后使用氨溶液进行解吸或反萃得到钨酸铵溶液，最后蒸发结晶钨酸铵溶液获得APT。整个工艺虽然是一个非常成功和成熟的工艺，但是因为转型过程中使用了氨，不可避免的会产生大量低浓度含氨氮的废水（我国对废水排放中氨氮浓度限制极为严格，国家一级排放标准为小于15mg/L）。然而，钨冶炼过程中产生的低浓度氨氮废水目前尚无有效的处理方法。为此，有些企业为降低成本只做初步处理甚至不处理直接排放，严重造成水体污染。

实际上折点加氯法能够高效的将溶液中的NH₄⁺氧化成N₂，可达到彻底清除废水中氨氮的目的，在生活污水处理中得到广泛应用。但由于一方面专门购买Cl₂又需要额外成本，另一方面即便是“低浓度”的钨冶炼废水中氨氮的含量也远高于生活污水（数十倍），又导致Cl₂用量飙升而难以承受，所以迄今无人考虑过通过氯气氧化来处理钨冶炼废水。显然如何低成本的获得Cl₂是关键。

另外，钨酸铵溶液结晶得APT（仲钨酸铵）再经煅烧成为氧化钨，还需要经H₂还原才能制成钨粉。传统的获取氢气的途径就是通过水电解。因此为了获得H₂，钨冶炼厂还需要建造复杂的电解水制氢系统，又是一道耗电的电解工序，生产成本高昂。因此，如何低成本的获得H₂是另一关键。

通过以上分析，过去囿于不同工序相互分割考虑问题的局限，导致成本居高不下。而如果能够将钨冶金作为一个整体综合考虑，则可以删繁就简，降低成本。

如果能在钨冶炼车间现场电解NaCl得到NaOH溶液，直接用于浸出钨矿物原料，则NaOH不必再经过“由溶液到固碱，再又配制成溶液”的不合理的高能耗过程，而产生的Cl₂也可直接用于氧化处理氨氮废水，同时产生的H₂还能用于还原制备钨粉，则整个钨冶炼工艺过程就可实现清洁高效生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效清洁的钨冶炼方法。

一种高效清洁的钨冶炼方法，包括以下步骤：

（1）先通过电解NaCl溶液，阴极室获得NaOH和H₂，阳极室得到Cl₂；

（2）再将步骤（1）电解得到的NaOH溶液用于浸出钨矿物原料制备钨酸钠溶液；

（3）将步骤（2）获得钨酸钠溶液再经处理得到钨酸铵溶液；

（4）将步骤（1）电解得到的Cl₂用来氧化脱除钨冶炼废水中的氨氮；

（5）将步骤（1）电解产生的H₂用于还原氧化钨制备钨粉。

所述的电解得到的NaOH溶液浓度为20%～40%，直接用于浸出钨矿物原料。

所述的钨矿物原料包括黑钨精矿，白钨精矿，黑白钨混合矿，黑钨中矿或白钨中矿，钨矿物含WO₃为10%～76%。

所述的钨酸钠溶液处理得到钨酸铵溶液的方式包括离子交换法或溶剂萃取法。