2.1.6. Способы переработки вольфрамовых концентратов

Основной продукт переработки вольфрамовых концентратов – трёхокись вольфрама WO₃. Частично получают ферровольфрамат и ряд солей, производство которых незначительно. WO₃ служит сырьем для получения металлического вольфрама и карбида вольфрама (WC).

Известны различные способы переработки вольфрамовых концентратов. Выбор того или иного способа зависит от типа сырья, масштабов производства, технических требований к чистоте трёхокиси вольфрама, её физических качеств. Применяют следующие способы:

1. Спекание (сплавление) с содой для вольфрамита и шеелита (предложен ещё 100 лет назад).

2. Разложение растворами щелочей (для вольфрамита).

3.Разложение неорганическими кислотами HCl, HNO₃, HF (для шеелита).

4. Разложение водными растворами соды в автоклавах (шеелит, вольфрамит).

2.1.7. Спекание вольфрамитовых концентратов с содой и селитрой

Переработку концентрата ведут по схеме, представленной на рис. 2.1.

При спекании вольфрамит взаимодействует с кальцинированной содой в присутствии кислорода по следующим реакциям:

2 FeWO₄ + 2 Na₂CO₃ + ½ O₂ –– 2 Na₂WO₄ + Fe₂O₃ + 2 CO₂ (2.2)

3 MnWO₄ + 3 Na₂CO₃ + ½ O₂ –– 3 Na₂WO₄ + Mn₃O₄ + 3 CO₂ (2.3)

Реакции практически необратимы, поскольку удаляется CO₂ и окисляются двухвалентные железо и марганец. Для более полного окисления железа и марганца в шихту добавляют селитру NaNO₃ в количестве 14 % от веса концентрата. Процесс протекает при температуре 800  900 ˚С с избытком соды 10  15 % от теоретического. Степень разложения концентрата 98  99,5 %.

Обычные примеси в вольфрамитовом концентрате – соединения Si, P, As, Mo, Al и др. Они образуют растворимые в воде натриевые соли.

SiO₂ + Na₂CO₃ == Na₂SiO₃ + CO₂ (2.4)

Ca₃(PO₄)₂ + 3 Na₂CO₃ == 2 Na₃PO₄ + 3 CaCO₃ (2.5)

As₂S₃ + 6 Na₂CO₃ + 7 O₂ == 2 Na₃AsO₄ + 3 Na₂SO₄ + 6 CO₂ (2.6)

MoS₂ + 3 Na₂CO₃ + 4,5 O₂ == Na₂MoO₄ + 2 Na₂SO₄ + 3 CO₂ (2.7)

Касситерит (SnO₂) практически не взаимодействует с содой. Окись железа реагирует с избыточной содой с образованием феррита натрия:

Na₂CO₃ + Fe₂O₃ == 2 NaFeO₂ + CO₂ (2.8)

который разлагается при выщелачивании плава водой

2 NaFeO₂ + H₂O == 2 NaOH + Fe₂O₃ (2.9)

Реакционная масса (спек) представляет собой тестообразный материал или жидкотекучий плав, состава: вольфрамат натрия (Na₂WO₄), оксиды железа и марганца, феррит натрия, натриевые соли примесей, избыточная сода, неразложившийся вольфрамит.

Спекание ведут в печах периодического или непрерывного действия. Периодический процесс целесообразен при малом масштабе производства и ведут его в небольших отражательных печах. При больших масштабах целесообразен непрерывный процесс. Для непрерывного спекания применяют трубчатые вращающиеся печи, футерованные шамотом. Для этих печей шихту составляют так, чтобы она не плавилась и не разъедала футеровку печи, а находилась в виде комков, для этого в неё добавляют хвосты после выщелачивания спека в количестве, снижающем содержание WO₃ в шихте примерно до 20  23 %. Недостаток применения трубчатых печей –

Рис.2.1 – Технологическая схема переработки вольфрамовых концентратов методом спекания с содой с получением ПВА

разубоживание шихты хвостами, что ведет к понижению производительности печи. Однако возможность использования стандартных вращающихся печей и длительный срок службы печи компенсируют этот недостаток.

Куски спека по выходе из печи проходят дробильные валки (величина кусков 25 см), затем мельницу мокрого размола непрерывного действия, из которой пульпу направляют в выщелачиватель.