一种废钨处理方法及处理装置与流程

本发明属于废钨回收再利用领域，涉及一种废钨处理方法及处理装置。

背景技术：

钨是重要的战略资源，被誉为“工业牙齿”。随着钨矿的日益开采，钨矿资源储量日益缩减，钨二次资源回收显得尤为重要。目前，尽管大量的科研技术人员针对钨二次资源的回收再利用做了大量工作，但是由于钨废料成分复杂多样，钨的存在状态难以确定，处理难度大。

现有废钨回收的主要方法包括机械破碎法、锌熔法、浸出法、电化学法等，但是这些方法尚存在技术不完善、工业应用化难度大、不能够很好地适应各种钨废料的种类变化的缺陷，而且生产出的钨制品纯度低，无法满足高品质钨产品的要求。此外，废钨在回收过程中的地板料等会掺杂大量的二氧化硅，现使用的废钨原料的硅含量日益升高，含量已达2～20wt％不等。目前现行的除硅工艺都是通过调节ph值的方式使硅生成沉淀去除，但是采用该方法一方面对现行碱性钨酸钠溶液需要消耗大量的化学试剂，另一方面不适合现行碱法工艺流程。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种新的废钨处理方法及处理装置。

如上所述，现使用的废钨原料中硅含量日益升高，sio2的含量已高达2～20wt％不等。针对这部分高硅含量的废钨，如果采用硝石熔炼工艺进行处理，那么废钨中所含的二氧化硅会与钠盐结合生成硅酸钠进入钨酸钠溶液中，从而造成钨酸钠溶液中硅元素超标，无法满足高品质钨产品的要求。本发明巧妙地将硝石熔炼工艺与加除硅剂进行高温高压反应除硅工艺相结合，这样能够有效去除硝石熔炼工艺所得钨酸钠溶液中的硅元素，除硅率高，最终所得钨酸钠溶液能够满足高品质钨产品生产需求。基于此，完成了本发明。

具体地，本发明的第一方面提供了一种废钨处理方法，所述废钨中钨的质量含量为40～95％，sio2的质量含量为2～20％，其中，该方法包括以下步骤：

s1、将所述废钨进行硝石熔炼反应，得到粗制钨酸钠溶液；

s2、将所述粗制钨酸钠溶液与除硅剂混合，并将所得混合料液在温度不低于100℃下进行高温高压反应，再将所得反应产物进行固液分离，得到高纯钨酸钠溶液和硅渣沉淀，所述除硅剂的用量以及高温高压反应的条件使所得高纯钨酸钠溶液中sio2浓度降至100mg/l以下。

进一步的，所述硝石熔炼反应的条件使所得粗制钨酸钠溶液中wo3的浓度为50～250g/l，sio2的浓度为200～5000mg/l。

进一步的，所述硝石熔炼反应过程中所采用的废钨和硝石的重量比为(0.5～1.25):1。

进一步的，所述硝石熔炼反应的温度为700～1000℃，时间为2～8h。

进一步的，所述除硅剂为铝酸钠和/或氧化铝。

进一步的，所述粗制钨酸钠溶液与除硅剂的用量比为8.5m³:(3～85)kg，优选为8.5m³:(15～50)kg。

进一步的，所述高温高压反应的条件包括温度为100～220℃，压力为0.1～1.8mpa，时间为1～5h。

进一步的，所述高温高压反应的条件包括温度为150～180℃，压力为0.5～1mpa，时间为2～3h。

本发明的第二方面提供了一种废钨处理装置，其中，所述废钨处理装置包括依次连通的硝石熔炼设备、调浆槽、高温高压反应设备和固液分离设备。

进一步的，所述废钨处理装置还包括收尘设备，所述收尘设备与所述硝石熔炼设备的顶部连通。

进一步的，所述废钨处理装置还包括第一打料泵、出料槽、第二打料泵和浓料槽，所述第一打料泵设置在所述调浆槽和高温高压反应设备之间，所述出料槽和第二打料泵沿着物料流动方向依次设置在所述高温高压反应设备和固液分离设备之间，所述浓料槽与所述固液分离设备的液相出口连通。

本发明提供的方法能够使得在硝石熔炼反应过程中进入钨酸钠溶液中的硅酸钠沉淀下来，从而将钨酸钠溶液中的硅元素有效去除，除硅率可以达到95％以上，能够满足高品质钨产品生产需求。此外，本发明提供的方法操作简单，投入成本低，适合工业化生产。

附图说明

图1为本发明提供的废钨处理装置的一种连接示意图。

附图标记说明

1-硝石熔炼设备；2-调浆槽；3-高温高压反应设备；4-固液分离设备；5-收尘设备；6-第一打料泵；7-出料槽；8-第二打料泵；9-浓料槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明。

在本发明中，所述废钨中钨的质量含量为40～95％，sio2的质量含量为2～20％。其中，所述废钨中钨的质量含量以wo3计。

在本发明中，所述硝石熔炼反应的具体反应过程可以与现有技术相同。具体地，将废钨和硝石置于熔炼炉中，当温度达到硝石熔化温度之后，熔融硝石便能够与废钨原料发生反应，熔融的钨酸钠熔体倒入盛有水的出料槽，之后经固液分离后所得溶液即为粗制钨酸钠溶液。其中，所述硝石熔炼反应的条件优选使所得粗制钨酸钠溶液中wo3的浓度为50～250g/l，sio2的浓度为200～5000mg/l。具体地，所述硝石熔炼反应过程中所采用的废钨和硝石的重量比优选为(0.5～1.25):1。所述硝石熔炼反应的温度优选为700～1000℃，时间优选为2～8h。

在本发明中，所述除硅剂特别优选为铝酸钠和/或氧化铝。所述除硅剂的用量应该视粗制钨酸钠溶液中硅的含量而定，以将最终所得高纯钨酸钠溶液中硅的含量降低至足够低的水平(将sio2浓度降至100mg/l以下)为准。具体地，所述粗制钨酸钠溶液与除硅剂的用量比优选为8.5m³:(3～85)kg，更优选为8.5m³:(15～50)kg。

在本发明中，所述高温高压反应的温度应该控制在不低于100℃，如此才能够将硝石熔炼反应过程中所产生的硅酸钠有效去除。具体地，所述高温高压反应的条件包括温度优选为100～220℃、更优选为150～180℃，压力优选为0.1～1.8mpa、更优选为0.5～1mpa，时间优选为1～5h、更优选为2～3h。在本发明中，所述压力均指表压。

如图1所示，本发明提供的废钨处理装置包括依次连通的硝石熔炼设备1、调浆槽2、高温高压反应设备3和固液分离设备4。其中，所述硝石熔炼设备1用于对废钨进行硝石熔炼反应。所述调浆槽2用于将硝石熔炼反应所得的粗制钨酸钠溶液与除硅剂进行混合。所述高温高压反应设备3用于对源自调浆槽2的混合物料进行高温高压反应以将其中的硅去除。所述固液分离设备4用于对高温高压反应所得的反应产物进行固液分离，以得到高纯钨酸钠溶液和硅渣沉淀。

所述废钨处理装置还优选包括收尘设备5，所述收尘设备5与所述硝石熔炼设备1的顶部连通，用于回收硝石熔炼设备1中产生的粉尘。

所述废钨处理装置还可以包括第一打料泵6、出料槽7、第二打料泵8和浓料槽9，所述第一打料泵6设置在所述调浆槽2和高温高压反应设备3之间，所述出料槽7和第二打料泵8沿着物料流动方向依次设置在所述高温高压反应设备3和固液分离设备4之间，所述浓料槽9与所述固液分离设备4的液相出口连通。其中，所述第一打料泵6和第二打料泵8均用于对物料进行传输。所述出料槽7用于对高温高压反应产物进行缓存。所述浓料槽9用于对最终所得的高纯钨酸钠溶液进行缓存。

所述硝石熔炼设备1、调浆槽2、高温高压反应设备3、固液分离设备4、收尘设备5、第一打料泵6、出料槽7、第二打料泵8和浓料槽9可以为现有的各种能够分别实现以上功能的设备，对其具体结构没有特别限定，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。

在本发明的最优选实施方式中，如图1所示，所述废钨处理装置包括依次连通的硝石熔炼设备1、调浆槽2、第一打料泵6、高温高压反应设备3、出料槽7、第二打料泵8和固液分离设备4，与所述硝石熔炼设备1的顶部连通的收尘设备5，以及与所述固液分离设备4的液相出口连通的浓料槽9。此时，对应的废钨处理方法包括将废钨在硝石熔炼设备1中进行硝石熔炼反应，硝石熔炼反应过程中产生的粉尘通过收尘设备5回收，硝石熔炼反应产物引入调浆槽2中与除硅剂进行混合，所得混合料液在第一打料泵6的作用下引入高温高压反应设备3中进行高温高压反应，所得反应产物出料至出料槽7，并在第二打料泵8的作用下引入固液分离设备4中进行固液分离，所得硅渣沉淀外排，所得高纯钨酸钠溶液出料至浓料槽9中。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

s1、将废钨(以wo3计的钨的质量含量为80％，sio2的质量含量为10％)于700℃下进行硝石熔炼反应8h，废钨和硝石的重量比控制在0.5:1，得到wo3的浓度为150g/l且sio2的浓度为1000mg/l的粗制钨酸钠溶液8.5m³。

s2、往步骤s1得到的粗制钨酸钠溶液中加入铝酸钠25kg，搅拌均匀后经打料泵盘入高温高压反应釜(压煮器)内，于温度为150℃、压力为0.5mpa的条件下反应2h。出料后经压滤机过滤掉硅渣沉淀，得到高纯钨酸钠溶液。经分析，最终所得高纯钨酸钠溶液中wo3的浓度为142g/l，sio2的浓度为48mg/l。

实施例2

s1、将废钨(以wo3计的钨的质量含量为40％，sio2的质量含量为4％)于800℃下进行硝石熔炼反应6h，废钨和硝石的重量比控制在0.75:1，得到wo3的浓度为50g/l且sio2的浓度为200mg/l的粗制钨酸钠溶液8.5m³。

s2、往步骤s1得到的粗制钨酸钠溶液中加入铝酸钠25kg，搅拌均匀后经打料泵盘入高温高压反应釜(压煮器)内，于温度为120℃、压力为0.3mpa的条件下反应3h。出料后经压滤机过滤掉硅渣沉淀，得到高纯钨酸钠溶液。经分析，最终所得高纯钨酸钠溶液中wo3的浓度为45g/l，sio2的浓度为10mg/l。

实施例3

s1、将废钨(以wo3计的钨的质量含量为60％，sio2的质量含量为20％)于1000℃下进行硝石熔炼反应2h，废钨和硝石的重量比控制在1.25:1，得到wo3的浓度为250g/l且sio2的浓度为5000mg/l的粗制钨酸钠溶液8.5m³。

s2、往步骤s1得到的粗制钨酸钠溶液中加入铝酸钠85kg，搅拌均匀后经打料泵盘入高温高压反应釜(压煮器)内，于温度为200℃、压力为1.8mpa的条件下反应2h。出料后经压滤机过滤掉硅渣沉淀，得到高纯钨酸钠溶液。经分析，最终所得高纯钨酸钠溶液中wo3的浓度为238g/l，sio2的浓度为88mg/l。

实施例4

s1、将废钨(以wo3计的钨的质量含量为60％，sio2的质量含量为15％)于900℃下进行硝石熔炼反应4h，废钨和硝石的重量比控制在1:1，得到wo3的浓度为200g/l且sio2的浓度为3000mg/l的粗制钨酸钠溶液8.5m³。

s2、往步骤s1得到的粗制钨酸钠溶液中加入氧化铝40kg，搅拌均匀后经打料泵盘入高温高压反应釜(压煮器)内，于温度为180℃、压力为1.6mpa的条件下反应4h。出料后经压滤机过滤掉硅渣沉淀，得到高纯钨酸钠溶液。经分析，最终所得高纯钨酸钠溶液中wo3的浓度为188g/l，sio2的浓度为95mg/l。

实施例5

s1、将废钨(以wo3计的钨的质量含量为95％，sio2的质量含量为5％)于850℃下进行硝石熔炼反应4h，废钨和硝石的重量比控制在0.9:1，得到wo3的浓度为180g/l且sio2的浓度为2500mg/l的粗制钨酸钠溶液8.5m³。

s2、往步骤s1得到的粗制钨酸钠溶液中加入氧化铝30kg，搅拌均匀后经打料泵盘入高温高压反应釜(压煮器)内，于温度为180℃、压力为1.6mpa的条件下反应4h。出料后经压滤机过滤掉硅渣沉淀，得到高纯钨酸钠溶液。经分析，最终所得高纯钨酸钠溶液中wo3的浓度为165g/l，sio2的浓度为98mg/l。

实施例6

s1、将废钨(以wo3计的钨的质量含量为50％，sio2的质量含量为3％)于800℃下进行硝石熔炼反应6h，废钨和硝石的重量比控制在0.6:1，得到wo3的浓度为100g/l且sio2的浓度为1500mg/l的粗制钨酸钠溶液8.5m³。

s2、往步骤s1得到的粗制钨酸钠溶液中加入铝酸钠25kg，搅拌均匀后经打料泵盘入高温高压反应釜(压煮器)内，于温度为150℃、压力为0.5mpa的条件下反应2h。出料后经压滤机过滤掉硅渣沉淀，得到高纯钨酸钠溶液。经分析，最终所得高纯钨酸钠溶液中wo3的浓度为95g/l，sio2的浓度为55mg/l。

对比例1

按照实施例1的方法对废钨进行处理，不同的是，高温高压反应的温度为80℃(压力随温度变化)，其他条件不变，得到高纯钨酸钠溶液。经分析，最终所得高纯钨酸钠溶液中wo3的浓度为140g/l，sio2的浓度为500mg/l。

对比例2

按照实施例2的方法对废钨进行处理，不同的是，铝酸钠的用量改为1kg，其他条件不变，得到高纯钨酸钠溶液。经分析，最终所得高纯钨酸钠溶液中wo3的浓度为46g/l，sio2的浓度为150mg/l。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。