钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算

以钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程为对象,基于质量守恒、化学平衡、元素分配约束和指标约束等原理,构建钨矿配矿、磨矿、碱分解、脱磷、离子交换、除钼和蒸发结晶的热力学模型,进而根据各工序物料的迁移传递关系,应用MetCal软件平台,开发钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算系统,并采用典型工况下的实际值对模型计算的可靠性进行实例验证。研究结果表明:碱分解浓料中WO_(3)和P质量分数计算值与实际值的相对误差分别为-5.755%和-12.195%,钨渣中WO3、P、Fe、Mn和Ca质量分数的相对误差分别为-2.026%、-5.439%、-14.819%、-14.971%和11.826%;脱磷后液中WO3和P质量分数的相对误差分别为5.513%和-7.692%,脱磷渣中WO_(3)、P和Ca质量分数的相对误差分别为-5.834%、3.337%和7.113%;除钼后液中WO3和Mo质量分数的相对误差分别为-1.627%和-9.375%,除钼渣中WO_(3)、Mo、S和Cu质量分数的相对误差分别为2.547%、-8.827%、8.686%和9.692%。

废SCR脱硝催化剂碱性浸出液制备白钨精矿工艺研究

目前,通常采用氢氧化钠碱浸法从废SCR脱硝催化剂中提取钨,得到含钨碱性浸出液。该浸出液中除钨之外还含有钒、硅、硫等杂质元素,并且由于溶液碱浓度较高,传统的萃取和吸附方法难以实施,传统盐酸中和-氯化钙沉淀法则会引入Cl-导致设备腐蚀。本文提出了一种新的硫酸镁脱硅-氧化钙沉淀工艺,进行除硅沉钨,制备白钨精矿。在硫酸镁脱硅过程中,通过使用硫酸来调节体系pH值为11,在镁硅摩尔比为0.9的条件下,可达到97.6%的硅脱除率。利用氧化钙将脱硅液沉淀生产白钨精矿,在钙钨摩尔比为1.1、温度108℃沸腾的最佳工艺条件下,得到的白钨精矿产品中WO3含量达到74.69%,硫含量为0.90%,硅含量为1.00%,满足YS/T 231—2015白钨精矿一级品标准。该工艺实现了废SCR脱硝催化剂碱性浸出液中钨的高效回收,同时避免了传统盐酸中和-氯化钙沉淀制备白钨精矿过程中引入Cl-可能导致设备腐蚀的问题。

烧结温度对NiFeCoCr高熵黏结钨合金组织与性能的影响

选用非等原子比NiFeCoCr高熵合金(HEA)作为钨合金的新型黏结相,采用放电等离子烧结技术制备90W-NiFeCoCr合金。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)、透射电镜(TEM)和力学实验探究烧结温度对合金的微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:合金微观组织中形成HEA黏结相,为面心立方(FCC)结构的γ(Ni-Fe-Co-Cr,W)相,出现密排六方(HCP)结构的Cr_(2)O_(3)相。合金的相对密度随烧结温度的升高呈现先上升后下降的趋势。在1250℃烧结后,相对密度达最高为98%;合金中W晶粒粒径小(≤10μm),同时拉伸强度达最大值为1409 MPa,断口形貌主要为W−W解离断裂。HEA的固溶强化、W的细晶强化、偏聚相Cr_(2)O_(3)的弥散强化是造成高强度的主要原因。

激光线能量密度对75W-FeCoNiCr合金微观组织及力学性能的影响

利用FeCoNiCr高熵合金为黏结相,并采用激光定向能量沉积(L-DED)方法制备新型75W-FeCoNiCr合金,研究激光线能量密度对合金相组成、相对密度、微观组织及力学性能的影响。研究结果表明,在线能量密度为157.14~325.00 J/mm时,不同线能量密度下的合金相组成没有明显变化,均由BCC-W相、TCP金属间化合物析出相Co_(7)W_(6)相和FCC-FeCoNiCr黏结相组成。随着线能量密度的增大,成分过冷度增加,析出相长大速率加快,其形态由板状/胞状向树枝晶状转变,并且粒径从1μm增加到8μm左右。随着线能量密度的升高,合金的致密度、显微硬度和压缩强度均呈现先升高后降低的趋势。当线能量密度为166.67 J/mm时,析出相主要为均匀胞状结构,此时,合金的致密度、显微硬度和压缩强度均达最高值,分别为98.4%、656 MPa和2261 MPa。

烧结温度对WMoTaVTi难熔高熵合金显微组织与力学性能的影响

难熔高熵合金(refractory high entropy alloys,RHEAs)因具备高的服役温度和优异的热稳定性在航空航天等超高温领域有广阔的应用前景。然而,难熔高熵合金目前面临综合力学性能不足等问题,限制了其进一步应用。针对此,本文在WMoTaV基础上进一步引入Ti元素,制备一种WMoTaVTi难熔高熵合金,重点研究烧结温度对合金烧结致密化、显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:随着烧结温度的升高,合金的晶粒尺寸逐渐增加,屈服强度呈现先增加后降低的趋势。当烧结温度为1500℃时,合金具有最佳的综合性能,此时其相对密度超过99%,室温压缩屈服强度为1672 MPa,断裂应变为16.6%,断口形貌主要为沿晶断裂;相比于WMoTaV难熔高熵合金,合金的屈服强度提高了18%。由于粉末冶金过程中引入少量O元素,该合金主要由BCC基体相和少量FCC结构的TiO析出相组成,随着烧结温度的升高,基体的固溶度增加,TiO相的体积分数逐渐减少。合金强度的提高主要归因于固溶强化和析出强化两种强化机制。

WC–xVC复合粉的制备及高含量VC对WC–Co基硬质合金微观结构和力学性能的影响

采用两步碳热还原法合成了WC–xVC复合粉,并以此为原料通过真空烧结法制备了不同Co含量(6%和10%,质量分数)的WC–Co–VC硬质合金,研究了烧结温度(1420℃、1440℃和1460℃)对硬质合金致密化过程的影响,分析了Co和VC含量对WC晶粒尺寸以及硬质合金维氏硬度和断裂韧性的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,合金的相对密度增大,当烧结温度为1460℃时,所有合金试样的相对密度均大于98.5%。此外,随着VC含量的增加,WC的平均晶粒尺寸减小,这导致样品的硬度提高,断裂韧性降低。当VC质量分数为6%时,WC–6Co硬质合金和WC–10Co硬质合金的硬度均达到最大值,分别为HV301941和HV301838。在烧结温度和VC含量一定的情况下,试样的断裂韧性随着Co含量的增加而增加,试样的硬度随着Co含量的增加而减小。

强碱性阴离子交换树脂从粗钨酸铵溶液中分离钼的研究

研究了采用ZGA351大孔强碱性阴离子交换树脂从粗钨酸铵溶液中吸附分离钼的工艺方法,考察了树脂型号、料液硫含量、料液陈化时间、料液陈化温度、料液pH值、吸附流速、吸附温度对树脂吸附分离钼效果的影响。结果表明:使用100 mL ZGA351树脂进行动态吸附试验,在料液硫含量为理论量1.1倍、料液陈化时间48 h、料液陈化温度40℃、料液pH值10.0、吸附流速15 mL/h、吸附温度40℃的最优条件下,料液钨损失率仅为0.54%,树脂钼穿透容量为107.77 g/L_(湿树脂),相比目前工业生产应用的HBDM-1树脂钼穿透容量提高了3.15倍。另外,重复试验稳定性良好,ZGA351树脂吸附后得到的纯钨酸铵溶液平均钼钨比为0.88×10^(-4),满足工业生产APT产品用纯钨酸铵溶液钼钨比小于2×10^(-4)的需求。综合而言,采用强碱性阴离子交换树脂从粗钨酸铵溶液中分离钼具有钼穿透容量高、钨损失率低、钨钼分离效率高等优势,为工业化应用提供了一种有效技术参考。

电渗析处理钕铁硼废料回收稀土过程中高盐难降解废水

利用电渗析技术对钕铁硼废料回收稀土冶炼过程中产生的高盐难降解废水进行脱盐处理,研究了浓室与淡室体积比、操作电压、极水浓度、原料液与极水流量等对脱盐性能影响及废水COD变化情况。研究发现:利用电渗析技术,废水脱盐率可达93%以上,淡室中废水的COD得到降解,浓室中废水的COD基本不会富集,电耗为15.9 kWh/m^(3),为钕铁硼废料冶炼废水处理提供了技术支撑。

从低钨高钼溶液中吸附分离钨钼的研究

研究了采用硝酸铁从低钨高钼溶液中吸附分离钨钼的工艺条件,考察了Fe^(3+)/W摩尔比、pH值、搅拌速度、反应时间、反应温度、静置时间等对吸附效果的影响。结果表明:在Fe^(3+)/W摩尔比为6、pH值为9.0、搅拌速度600 r/min、反应时间1 h、反应温度40℃、静置时间15 h的条件下,溶液中的钨钼比由2.08×10^(-2)降至6.52×10^(-4),钼损率仅为3.56%,钨钼分离效果显著,且硝酸铁中的Fe 3+循环利用效果较好。

某低品位白钨矿酸浸脱磷试验研究

以河南栾川某碱分解工艺背景下的高磷低品位白钨矿为研究对象,采用单因素试验探讨了盐酸脱出此白钨矿中磷的可行性,考察了浸出过程中各因素对白钨矿分解以及杂质磷浸出的影响。试验结果表明:在盐酸浓度为2 mol/L、浸出时间1 h、反应温度50℃、酸浸反应液固比4∶1、磨矿时间1 h的条件下磷的浸出率最高可达到99%以上,而金属钨在浸出渣中进一步被富集,成功地实现了低品位白钨矿向白钨中矿的转型,说明酸分解法适用此类高磷复杂白钨矿的处理,为企业将来实现工艺转型、优化工艺参数提供了理论基础和试验依据。

盐酸预处理—软锰矿+硫酸协同浸出钼钨矿工艺研究

针对国内某公司低品位混合型钨钼矿结构和成分复杂、难浮选且难浸出等问题,研究了盐酸预处理—软锰矿+硫酸协同浸出钼钨矿中的钼钨,考察了各因素对钨钼浸出率的影响。结果表明:在盐酸浓度1.5mol/L、液固体积质量比6.5/1、常压条件下,对钨钼矿石进行盐酸预处理;在盐酸预处理后滤渣20g、矿石粒度200目、软锰矿用量4g、硫酸浓度8mol/L,液固质量体积比5/1、温度90℃、浸出时间3h的最佳条件下,钼、钨浸出率分别为83%、73%。

微波辅助氢氧化钠浸出废SCR催化剂中的钨和钒

针对某SCR脱硝催化剂中W和V的高效浸出,研究了采用微波辅助氢氧化钠浸出废SCR催化剂中的W和V。结果表明:在微波功率600 W、反应时间1 h、反应温度60℃、氢氧化钠浓度40%、液固体积质量比7.5/1条件下,SCR脱硝催化剂中的W、V浸出率分别可达89.96%、96.32%;碱浸渣经4 mol/L HCl溶液浸出1 h后,可得到纯度为98.76%的TiO_(2);与传统水浴加热方式相比,微波加热浸出方式不仅可以提高SCR脱硝催化剂对钨和钒的浸出率,同时还可大大缩短试验反应时间,为SCR脱硝催化剂中W和V的绿色有效浸出提供技术支持。

螯合树脂脱除钨酸盐溶液中铜镁离子的研究

采用离子交换法,选用对铜离子和镁离子具有高选择性的CH-93螯合树脂和LSC-500螯合树脂深度脱除钨酸盐溶液中铜镁离子,探究不同因素对吸附效果的影响,并对吸附类型、吸附热力学及动力学进行分析。结果表明:在不同吸附参数下,铜镁离子的吸附率均可达到99%以上。热力学研究表明,树脂吸附铜镁离子是自发、吸热和熵增的过程。动力学研究表明,树脂吸附铜镁离子的过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,液膜扩散是控速步骤。柱上离子交换结果表明,钨酸盐溶液经过12 h的CH-93/LSC-500树脂吸附后,铜镁离子含量分别从60000μg/L降低至14.6,24.4μg/L,且没有出现穿漏现象。

强碱性阴离子交换树脂的钨钼解吸试验研究

研究了以NaOH+NaNO_(3)为解吸剂、H_(2)O_(2)为强氧化剂,联合从ZGA351大孔强碱性阴离子交换树脂中解吸钨、钼。考察了联合解吸剂组成、NaOH浓度、NaNO_(3)浓度、H_(2)O_(2)浓度及加入量、NaOH+NaNO_(3)/H_(2)O_(2)流速比、解吸次数对钨、钼解吸效果的影响。结果表明:在NaOH浓度1.5 mol/L、NaNO_(3)浓度5%、H_(2)O_(2)加入量为理论量1.2倍、H_(2)O_(2)浓度30%、NaOH+NaNO_(3)/H_(2)O_(2)流速比40条件下进行6次解吸,钨、钼解吸率分别达99.48%、99.38%,树脂的钼穿透吸附量107.10 g/L,与新树脂的钼穿透吸附量107.77 g/L相当,说明ZGA351树脂进行一次解吸—循环吸附后对钼的吸附性能基本保持不变;一次解吸液中钨质量浓度3.82 g/L,钼质量浓度10.71 g/L,钼钨比2.80,调酸后可直接投入工业生产后续工段用于制备钼酸铵产品;30次解吸—吸附循环试验结果表明,树脂使用寿命可满足工业生产成本要求。该法同步完成了解吸液氧化和树脂再生,可简化工艺流程,降低生产成本,为大孔强碱性阴离子交换树脂的解吸工艺提供一种可行的工艺路线。

粗钨酸钠溶液亚铁盐沉淀法除铬、钒的热力学分析及实验验证

废硬质合金再生利用过程中得到的粗钨酸盐溶液Cr、V含量容易超标,由于Cr、V与W具有十分相似的水溶液性质,粗钨酸盐溶液除铬、钒一直是个技术难题。本文针对亚铁盐沉淀法从粗钨酸钠溶液中除铬、钒工艺过程进行热力学分析研究,分别绘制了298K时Cr-Fe-H_(2)O体系和V-Fe-H_(2)O体系的Eh-pH图、Cr^(6+)-Fe^(3+)-V^(5+)-H_(2)O体系和Cr^(3+)-Fe^(2+)-Fe^(3+)-V^(5+)-H_(2)O体系的热力学平衡图。热力学分析结果表明:粗钨酸钠溶液中Cr(Ⅵ)在酸性和碱性体系下均能够被Fe^(2+)或Fe(OH)_(2)沉淀还原,V(Ⅴ)则会与Fe^(2+)或Fe(OH)_(2)反应生成Fe(VO_(3))_(2)沉淀;在Cr^(3+)-Fe^(2+)-Fe^(3+)-V^(5+)-H_(2)O体系中存在Fe(VO_(3))^(2+)Fe(OH)^(3+)Cr(OH)^(3+)Fe(OH)_(2)共沉淀稳定区,为亚铁盐沉淀法同时除铬、钒提供了热力学可行性,并获得了沉淀法最佳条件控制区间。验证实验结果表明:控制溶液的pH为9、以n(Fe^(2+))∶n(V+Cr)=15∶1加入硫酸亚铁沉淀剂时,粗钨酸钠溶液的除铬率高达99.85%、除钒率为95.05%、钨损失率仅为0.33%,实验效果与热力学分析结论基本相符;滤渣的SEM-EDS分析结果,进一步证实了Fe-Cr-V共沉淀的技术可行性。

WO_(3)-CaSO_(4)在HCl-Na_(2)SO_(4)溶液中的平衡溶解

目前钨冶炼的碱分解工艺,存在用水量大、废水量大、加工成本高等问题,使钨冶炼企业面临着经济与环保的双重压力,不能继续满足行业发展需求.对此,在大量白钨焙烧分解工艺研究的基础上,提出了酸法焙烧思路,开发出了硫酸盐焙烧分解白钨工艺,一步转型生成WO_(3).由于白钨矿焙烧产物的主要杂质为Na_(2)SO_(4)与难溶CaSO_(4),可采用盐酸浸出方式进行钨钙分离,本文采用等温平衡法,考察对比了WO_(3)、CaSO_(4)与WO_(3)–CaSO_(4)在HCl–Na_(2)SO_(4)溶液中的溶解行为,结果表明:WO_(3)与CaSO_(4)在盐酸中的溶解度相差较大,CaSO_(4)在盐酸中溶解度随温度、盐酸浓度的升高而增大,在温度80℃、盐酸浓度3 mol·L^(–1)的条件下,硫酸钙在盐酸中的溶解度达到峰值55 g·L^(-1),而Na_(2)SO_(4)可显著降低CaSO_(4)在盐酸中的溶解度,缩小CaSO_(4)与WO_(3)在盐酸中的溶解差,WO_(3)溶解度则维持在0.3~3 g·L^(-1)范围内,结合目前成熟的低钨回收工艺,能将该部分溶解钨有效地回收,即控制一定的溶解条件有利于钨钙高效分离.

离子交换树脂回收酸性溶液中钨的试验研究

白钨矿酸浸过程钨以钨同多酸形式产出,此分解方法为白钨矿冶炼提供了新的途径,但后续从钨同多酸浸出液中回收钨是关键。本文比较了不同阴离子交换树脂对钨同多酸溶液的吸附行为,确定大孔弱碱性阴离子交换树脂D301为最佳树脂。主要考察了D301树脂用量、溶液pH值、吸附温度、钨浓度和吸附时间对树脂吸附钨的影响。结果表明,在树脂用量为5倍理论量,溶液pH值为2~3,吸附温度为40℃,钨(WO_(3))浓度为50~100g/L,吸附时间为240min的条件下,D301树脂对钨同多酸溶液中的钨吸附率达99.4%以上。同时,研究了载钨树脂的解吸行为,结果表明,对D301载钨树脂解吸效果最好的解吸剂种类为NaOH溶液,在NaOH溶液用量20mL、浓度4mol/L以及解吸温度50℃、时间60min的条件下,钨的解吸率可达97.94%。

伯胺N1923从废SCR催化剂碱浸出液中萃取分离钨的研究

为回收利用废弃选择性催化还原(SCR)催化剂,采用酸化伯胺N1923从钠化焙烧废SCR催化剂的浸出碱液中萃取分离钨(W),并对萃取参数进行了优化。结果表明,在溶液pH为10、N1923质量分数为10%、水相和有机相的相比为1、时间为4 min和温度为25℃时,W的单级萃取率高达99.28%;溶液中的其他元素P、V和Si的萃取率分别为55.44%、96.70%和55.00%;用硫酸洗涤除去共萃的杂质元素P、V和Si,W的损失可忽略不计,氨水可以从有机相中反萃出96.89%的W得到钨酸铵溶液。利用傅里叶红外光谱仪分析了萃取过程,N1923经H_(2)SO_(4)预酸化后转化为伯胺盐(RNH_(3)^(+)),通过阴离子交换萃取了WO_(4)^(2-)。

WC-10Co-4Cr热喷涂涂层的氧化行为研究

为提高奥氏体不锈钢在高温条件下的使用稳定性,通过超音速火焰喷涂(HVOF)在其表面制备了WC-10Co-4Cr涂层,并测试了涂层在不同温度下的氧化行为。利用X射线衍射仪、扫描电镜和热重分析仪对氧化前后涂层的相组成、组织形貌和氧化增重过程进行表征。结果表明,该涂层在400℃几乎不发生氧化,在500℃时会发生轻微氧化,而当温度升高至600℃时,氧化速率显著升高,涂层在经历1 h氧化后发生脱落,氧化产物主要为WO_(3)和CoWO_(4)。

典型碱金属氟盐黏度分子动力学模拟评估

对碱金属氟化物LiF、NaF、KF熔盐黏度进行分子动力学计算,并利用实测值对计算结果进行评估,结果表明:在范德华势的基础上,引入核壳模型库仑势,并加入极化能量后作为势函数,依据能量耗散原理,通过Gromacs软件对LiF、NaF、KF熔盐在温度1 100~1 700 K范围内选点进行黏度计算,能够准确表达温度、碱金属离子半径与黏度的定性关系;计算的结果有系统性负偏差,主要原因及解决方案包括:(1)LiF、NaF、KF熔盐体系黏度描述模型采用严格的牛顿流体模型,而实际LiF、NaF、KF熔盐体系为似牛顿流体,需要对体系离子加速度方程添加修正项;(2)库仑常数(β)、极化率(α)以及核电荷量(qcore)是决定计算精度的关键参数,库仑常数的基础值以及合理的核电荷量和极化率的匹配关系对计算结果有显著影响。