钨选矿及冶炼工艺-金属百科

钨的选矿及冶炼工艺

钨的选矿工艺

目前我国钨矿的开发利用以黑钨矿为主，白钨矿次之。白钨矿储量虽然多，但富矿少，品位较低，难选矿石较多，所以开采量仅占钨矿产量的10%左右。黑钨矿储量虽然比白钨矿少，但富矿比较多，而且容易开采和筛选，所以开采总量占钨矿产量的90%以上。钨的选矿方法主要有以下几种：
重选：在一定的介质或介质流中(主要是水)，按矿物密度差分选矿石的方法。该方法的优点是设备结构简单，操作方便，且生产成本低廉。常见的重选工艺有重介质选、跳汰选、摇床选、溜槽选、离心选等。
浮选：是选矿方法中应用最为广泛的一种，它是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的一种方法。细粒及微细粒物料、用其他选矿方法难以回收小于10μm的微细矿粒都适宜用浮选的办法。美国联合碳化物公司研制出用“石灰法”浮选白钨矿，剪切絮凝浮选也已经被一些工厂用在白钨矿的浮选中。
磁选：是利用磁力清除油料中磁性金属杂质的方法。磁选的应用则是利用各种矿石或物料的磁性差异，在磁力及其他力作用下进行选别的过程。
淘洗法：根据矿物密度不同以使其分离的一种方法。将砂样置于盛水的淘砂盘中，反复振荡，搅拌和淘洗，重矿物留于盘底，轻矿物随水漂出，从而使轻重矿物分离。
我国黑钨矿的选矿主要采用重选，回收率达92-93%，有些情况下也会采用浮选和磁选。白钨矿的选矿则根据矿石浸染特性，采用重选与浮选相结合，或单一浮选法，或者是淘洗法，个别也进行预先富集，先利用紫外线荧光拣选机从原矿中选出一半废石，再进行选矿，白钨矿的回收率达90-96%。

钨冶炼工艺

钨的冶炼过程包括精矿分解、钨化合物提纯、钨粉和致密钨制取等步骤。
钨精矿分解法：火法和湿法。
① 火法分解常用碳酸钠烧结法。该方法是将黑钨精矿和碳酸钠一起放置在回转窑内于800～900℃下烧结。处理白钨精矿时还需加入石英砂，目的是获得溶解度小的原硅酸钙，烧结温度约为1000℃。经约两小时的烧结，精矿分解率可达98～99.5％。烧结料在80～90℃ 下用水浸出，过滤后得钨酸钠溶液和不溶残渣。
② 湿法分为碱分解法和酸分解法。分解黑钨精矿时，用氢氧化钠溶液在110～130 ℃或更高的温度下浸出。白钨精矿则用碳酸钠溶液在高压釜内于200～230 ℃浸出，或用盐酸于90 ℃分解，得固态粗钨酸。湿法处理钨精矿的分解率可达到98～99％。
钨化合物提纯
钨酸钠溶液所含硅、磷和砷等杂质在溶液中分别呈硅酸钠、磷酸氢钠和砷酸氢钠状态。煮沸溶液并用稀盐酸中和，当溶液pH为8～9时，硅酸钠水解成硅酸凝聚沉淀，加入氯化镁和氯化铵溶液，使磷、砷生成溶解度很小的磷酸铵镁和砷酸铵镁沉淀除去。
加硫化钠到钨酸钠溶液中，钼先于钨形成硫代钼酸钠，用盐酸中和，使溶液pH为2.5～3.0时，钼成难溶的三硫化钼沉淀除去。在净化后的钨酸钠溶液中加入氯化钙溶液，得钨酸钙(CaWO)沉淀，用盐酸分解钨酸钙沉淀得工业钨酸,钨酸于700～800 ℃下煅烧,得到工业纯三氧化钨。
如果制取化学纯三氧化钨可将工业钨酸溶解于氨水中,得到钨酸铵溶液,硅等杂质留于渣中。溶液经蒸发结晶处理,得到片状的仲钨酸铵[5(NH) O 12WO 5H O]晶体。由于仲钼酸铵的溶解度大于仲钨酸铵，结晶后，仲钨酸铵晶体的含钼量降低。仲钨酸铵干燥后，于500～800 ℃下煅烧，即得化学纯三氧化钨。70年代采用叔胺 (R N)法或法使钨酸钠溶液转换成钨酸铵溶液,简化了工艺流程,提高了钨的回收率。
钨粉制取
制取钨粉的方法有氢还原、碳还原和金属热还原法等。现代工业最通用的是一次或二次氢还原三氧化钨或蓝色氧化钨的氢还原法。此法能精确地控制钨粉的粒形、粒度及粒度组成。一般选用蓝色氧化钨掺杂工艺效果较好。一次还原法比二次还原法节省电、氢气和冷却水，钨粉成本低，但生产难度较大。
致密钨的制取
钨粉经过成形、烧结、熔化等处理，得到致密钨。工业上用粉末冶金法，即用钨粉或含添加剂成分的钨粉，经模压成形——预烧——垂熔烧结和等静压成形——间接烧结成条(掺杂条、合金条)两种工艺，前一种工艺常用于小条大批量生产，而高纯钨产品一般经电子束熔炼。
由钨粉制取钨条，主要经过成形和烧结两个过程：
① 成形。有模压(机械成形法)和等静压成形两种方法。前者一般只用于压制尺寸和单重小的坯条，操作较为容易，能较准确地控制坯条尺寸及外观质量，但压坯密度小而不均匀。等静压成形方法能压制单重和尺寸较大的坯条(形状有圆形、长方形和矩形)、管坯和复杂零件，压坯密度大且均匀。但压坯尺寸及外观质量较模压法差，一般在烧结前要进行机械加工整形。
②烧结。有垂熔烧结(直接烧结法)和间接烧结法。烧结前压坯要进行预烧脱除成形剂。垂熔烧结只用于小坯条烧结。间接烧结法又分氢气保护烧结和真空烧结工艺，可烧结大尺寸钨坯或要经过机械加工的钨部件。