一种从高浓度钨矿浸提液中提钨的离子交换系统和方法与流程

本发明涉及湿法冶金领域，具体涉及一种从高浓度钨矿浸提液中提钨的离子交换系统和方法。

背景技术：

1、金属钨，单质为银白色有光泽的金属，硬度高、熔点高、化学性质稳定，主要用来制造灯丝和高速切削合金钢，超硬模具，也有用于光学仪器、化学仪器。目前我国最主要的钨源为apt(仲钨酸铵)，其产量占据全国一半以上，而目前国内钨行业apt大多使用高温碱浸+树脂法进行提取。

2、目前行业内大部分湿法冶炼钨大多使用离子交换技术，具体的，先将钨矿碱浸液进行钨碱分离获得钨酸钠，随后溶解钨酸钠进行离子交换提取钨。这种方式形成的钨酸钠中含有大量的碱，高浓度的碱液会抑制树脂与钨酸根的结合，碱度过高时，树脂吸附量过低无法实现工业化运行价值，因此，需要将溶解的浓液由大约250-300g/l稀释至20g/l进行离子交换吸附钨，此过程需要大量的稀释用水。

3、同时，吸附尾液是高盐废水，每天大量吸附尾液的产生，给提钨企业带来极大的环保负担，在废水处理上需投入大量的成本。并且由于废水量过大，易给当地生态也带来较大的负面影响。目前废水已经成为钨湿法冶炼行业亟待解决的难题。

技术实现思路

1、现有技术中，采用离子交换树脂吸附钨时，限于钨行业使用的阴离子交换树脂的性能特点，具有在吸附前使用大量水进行稀释，因此带来较大的环保压力、相对较高的生产成本的问题；

2、因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中采用离子交换树脂吸附钨时存在环保压力大、生产成本高的缺陷，从而提供解决上述问题的一种从高浓度钨矿浸提液中提钨的离子交换系统和方法。

3、本发明使用另一种树脂处理母液，在阴离子交换树脂吸附钨酸根之前降低母液碱度，同时结合多路阀技术提高两种树脂的使用率，降低水耗和解析液消耗，又因为使用多路阀进行吸附，系统中的吸附段必须要进行多柱串联，而简单地使用两个多路阀串联无法实现此种功能，因此本技术开发了一种上下分层的多路阀结构，来实现高效率的钨酸根离子吸附。

4、具体的，本发明提供的技术方案如下：

5、一种从高浓度钨矿浸提液中提钨的离子交换系统，包括上下分层的双层多路阀系统，所述双层多路阀系统包括上层多路阀和下层多路阀；所述上层多路阀和下层多路阀的树脂柱中分别装填阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

6、优选的，所述上层多路阀和下层多路阀分别由若干的树脂柱组成，所述双层多路阀系统中还包括中间层，中间层中设置有连接盘；所述上层多路阀和下层多路阀中的树脂柱均分别分配为三部分；所述上层多路阀中第一部分的树脂柱与下层多路阀中第一部分的树脂柱通过连接盘依次相互连通后形成吸附区；所述上层多路阀中的第二部分树脂柱相互串联和/或并联构成水洗区，所述下层多路阀中的第二部分树脂柱相互串联和/或并联构成水洗区；所述上层多路阀中的第三部分树脂柱相互串联和/或并联构成解析区，所述下层多路阀中的第三部分树脂柱相互串联和/或并联构成解析区；

7、黑钨矿碱浸液经钨碱分离后的高浓母液经过吸附区进行吸附处理，上层多路阀和下层多路阀中水洗区的树脂柱均分别通过通入水进行水洗；上层多路阀和下层多路阀中解析区的树脂柱均分别通过通入解析液进行解析；

8、所述上层多路阀和下层多路阀中水洗区均设置为两组，分别设置在吸附区之后与解析区之后。

9、优选的，所述吸附区中树脂柱的连接方式包括但不限于六柱串联、五柱串联、两并四串、两并三串，另外在吸附区也可以进行不同数量的树脂柱先串联再并联，例如两串与三串并联，三串与四串并联；

10、和/或，所述水洗区中树脂柱的连接方式包括但不限于三柱串联；

11、和/或，所述解析区中树脂柱的连接方式包括但不限于六柱串联、五柱串联、两并四串、两并三串。

12、优选的，所述上层多路阀和下层多路阀分别由10-30根树脂柱组成；优选的，上层多路阀与下层多路阀中总共有2-10根树脂柱通过中间层的连接盘直接相连作为吸附区；上层多路阀的阳离子交换树脂完成碱度降低功能，下层多路阀的阴离子交换树脂完成钨酸根吸附功能；更优选为总共6根树脂柱相连组成吸附区。

13、优选的，所述上层多路阀和下层多路阀的树脂柱数量比例为(1：3)-(3：1)，其中优选上层多路阀和下层多路阀树脂柱数量一致。

14、优选的，所述上层多路阀中，吸附后的水洗区树脂柱的数量为1-10根，优选为3根；解析区树脂柱的数量为2-10根，优选为6根；解析后的水洗区树脂柱的数量为1-10根，优选为3根；

15、和/或，所述下层多路阀中，吸附后的水洗区树脂柱的数量为1-10根，优选为3根；解析区树脂柱的数量为2-10根，优选为6根；解析后的水洗区树脂柱的数量为1-10根，优选为3根；

16、和/或，所述树脂柱在电机带动上层多路阀和下层多路阀的转动下实现在吸附区、水洗区、解析区和水洗区的切换。

17、本发明还提供一种从高浓度钨矿浸提液中提钨的离子交换方法，利用上述的从高浓度钨矿浸提液中提钨的离子交换系统进行交换处理，所述交换的过程包括：黑钨矿碱浸液经钨碱分离后的高浓母液先经上层多路阀吸附区的阳离子交换树脂柱中降低碱度，处理后的母液进入下层多路阀吸附区的阴离子交换树脂柱吸附钨酸根。

18、优选的，具体应用过程包括如下步骤：

19、1)将经钨碱分离预处理的高浓母液泵入上层多路阀吸附区的阳离子交换树脂中降低母液的碱度；

20、2)上层多路阀系统降低了碱度的母液，经过上层多路阀与下层多路阀中间的连接盘进入下层多路阀中吸附区的阴离子交换树脂吸附钨酸根；

21、3)完成一级钨酸根吸附的料液再次进入上层多路阀，进一步降低碱度后再次进入下层多路阀进行二级钨酸根吸附；以此方式交替循环进行多级碱度降低和钨酸根吸附。

22、优选的，所述高浓母液中氢氧化钠的浓度为70-100g/l，交换处理后的母液的ph为12-14，优选为13-14。

23、优选的，所述上层多路阀与下层多路阀的单柱树脂装填体积比为1：(3-15)，优选为1:7，用于实现上层多路阀处理母液ph合格，下层多路阀的交换树脂钨吸附量高于200g/kg，吸附尾液钨浓度小于0.1g/l，两种树脂柱切换频率一致，实现整个体系流畅稳定运行。

24、优选的，所述母液在吸附区的进液流速相较于下层多路阀的阴离子交换树脂装填量为0.3-5bv/h，优选1bv/h。

25、优选的，所述上层多路阀与下层多路阀每次切换角度为5-60°，优选为20°，此切换角度基于18根树脂柱系统。

26、优选的，所述上层多路阀与下层多路阀两个盘体之间的切换角速度为1-100°/s，优选为40°/s。

27、优选的，所述上层多路阀与下层多路阀两个盘体每次切换间隔时间为0.1-5h，优选为0.1-2h，更优选为50min。

28、优选的，所述上层多路阀与下层多路阀两个盘体内的树脂柱使用一部电机同时带动两盘内树脂柱同频次转动，中间连接盘及进出料管路不动，以此实现上下两层多路阀联用；

29、或者，使用两部电机分别带动上层多路阀和下层多路阀实现不同频次转动切柱，顶部电机带动上层多路阀，底部电机带动下层多路阀，以方便随时调整两种交换树脂的运行方式并且切换运行状态；

30、优选的，使用两台电机分别控制上下两个多路阀盘体，转动频次根据需要更改设定，用于保证系统的密封性和灵活性，以及柱子切换的准确性。

31、优选的，所述上层多路阀中的阳离子交换树脂解析使用的解析剂为质量百分浓度为2-30％的强酸溶液，优选为质量百分浓度为8％的硫酸水溶液。

32、优选的，所述下层多路阀中的阴离子交换树脂解析使用的解析剂为100-450g/l氯化铵水溶液与20-200g/l氨水的混合溶液，优选为250g/l氯化铵水溶液与100g/l氨水的混合水溶液。

33、优选的，所述上层多路阀中的阳离子交换树脂解析流速为0.2-10bv/h，优选为2bv/h。

34、优选的，所述下层多路阀中的阴离子交换树脂解析流速为0.2-10bv/h，优选为1bv/h。

35、优选的，所述上层多路阀与下层多路阀中的水洗区中水的流速为0.2-10bv/h，优选为4bv/h。

36、优选的，所述上层多路阀中的阳离子交换树脂使用大孔或凝胶的强酸或弱酸阳离子交换树脂，树脂基体为苯乙烯系、丙烯酸系、丙烯腈系中的至少一种，优选为d113型大孔弱酸阳离子交换树脂。

37、优选的，所述下层多路阀中的阴离子交换树脂为大孔或凝胶的强碱或弱碱阴离子交换树脂，树脂基体为苯乙烯系、丙烯酸系、丙烯腈系中的至少一种，优选为均粒201×8型凝胶强碱阴离子交换树脂。

38、优选的，所述母液的进液方式为上进下出或调整上下树脂柱顺序改为下进上出，优选为上进下出的方式。

39、本发明技术方案，具有如下优点：

40、一种从高浓度钨矿浸提液中提钨的离子交换系统，包括上下分层的双层多路阀系统，所述双层多路阀系统包括上层多路阀和下层多路阀；所述上层多路阀和下层多路阀的树脂柱中分别装填阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。本发明的离子交换系统可以直接将钨碱分离后的高浓钨酸钠溶液送入多路阀离子交换系统进行钨的吸附，通过两种树脂联用以及双层多路阀装置，可以最大程度发挥出树脂的性能，相比于传统的阴树脂固定床吸附，可以为企业减少废水排放量75％以上，每年减少大量的废水处理成本，大幅减少提钨企业的环保压力，降低提钨企业的运行成本，提高经济效益。为树脂法提钨找到新的出路。相比于萃取法和化学法提钨，给树脂法提钨带来更大的竞争力，同时此方法自动化程度极高，可以给企业减少大量的人力成本。