人造白鎢礦，指人們研究出了用人工拉晶法生產大片的無色透明白鎢礦。用鹽酸浸出白鎢礦為傳統的鎢工業生產方法，從反應熱力學數據看，反應能夠快速完成，但實際生產中，由於浸出過程中產生的鎢酸會緻密包裹在未反應白鎢礦表面，極大地阻礙反應的進行，反應速度較慢。
基本介紹
- 中文名：人造白鎢礦
- 外文名：Artificial scheelite
- 形態：無色透明
- 作用：作鑽石代用品
- 外表：類似人造紅寶石弧形生長線紋
- 學科：冶金工程
簡介,試驗部分,攪拌速度對鎢浸出率的影響,鹽酸初始濃度對鎢浸出率的影響,最佳條件下的浸出試驗,總結,
簡介
用鹽酸浸出白鎢礦為傳統的鎢工業生產方法，從反應熱力學數據看，反應能夠快速完成，但實際生產中，由於浸出過程中產生的鎢酸會緻密包裹在未反應白鎢礦表面，極大地阻礙反應的進行，反應速度較慢。已有學者對此進行了研究，通過降低礦物粒度、加大鹽酸用量、用鹽酸-乙醇體系等方法提高浸出速率，這些方法在一定程度上可以加速反應的進行，但也帶來諸如增加生產成本、能耗、物耗，提高生產設備工藝要求(耐強酸反應設備)，增大環境污染等問題。傳統的鎢礦分解，除了用鹽酸浸出外，也有用苛性鈉浸出、蘇打高壓浸出等方法，過程中會生成人造白鎢礦，然後再通過酸分解、氨溶等處理並製備後續鎢產品。
在鎢分析技術中，有用鹽酸-磷酸溶解白鎢礦的研究報導，即在鹽酸溶解過程中加入絡合劑可獲得可溶性鎢雜多酸，但由於不同的白鎢礦成分不同，試驗結果也會有差異。根據白鎢礦在鹽酸-磷酸絡合體系中可以生成水溶性磷鎢雜多酸的特點，提出採用鹽酸-磷酸絡合體系浸出人造白鎢礦獲得磷鎢雜多酸。
試驗部分
1 試驗原料
試驗所用原料為人造白鎢礦，採用分析純二水合鎢酸鈉{(Na WO ·2H2o)≥ 99．5 }與氯化鈣(w(CaC1 )≥96．0%)製備而成，其為球形顆粒，粒度大部分介於2～10μm之間，主要成分為鈣、鎢，也有極少量鈉、硫等。主要礦物成分為鎢酸鈣。
2 試驗方法及過程
反應在三口平底燒瓶中進行，採用集熱式磁力加熱攪拌器(DF一1，榮華儀器)加熱、攪拌並控溫，用冷凝管對平底燒瓶進行冷凝。首先取一定量鹽酸、磷酸及去離子水100 mL於三口平底燒瓶中，低速攪拌升溫至所需溫度。隨後稱取白鎢礦從取樣口快速加入瓶中，同時開啟攪拌並計時。反應以人造白鎢礦全部溶解、溶液澄清為終點。到達設定時間後，用裝有微孔濾膜的針管式過濾器定量抽取浸出液，同時補加同體積預配溶液。對浸出液採用可見分光光度法(UV-2000型，UNICO)測定鎢質量濃度，計算鎢出率。
攪拌速度對鎢浸出率的影響
攪拌速度對鎢浸出率的影響試驗結果。反應溫度50℃，鹽酸初始濃度0．36 mol/L，(w)/n(P)一7/1(鹽酸3 mL，磷酸170 L，加去離子水至100 mL)。反應5 min及終點時，分別取樣分析浸出液中鎢質量濃度，計算鎢浸出率。
隨攪拌強度加大，鎢浸出率增大；但攪拌強度大於700 r/min後，反應物被強烈攪動出現粘壁現象，致使鎢浸出率有所下降。攪拌速度以300～700 r/rain為宜。反應5 min時，不同攪拌速度下的鎢浸出率在35 ～65%之間。不同攪拌速度下，反應至終點所需時間不同：攪拌速度為300 r/min時，反應至終點需要75 min；而攪拌速度為700 r/min時，反應至終點所需時間為50 min。實際生產中，為了消除礦物原料反應時固液傳質問的阻力，需要一定強度的攪拌，為保證固體顆粒充分懸浮，反應完全進行，而固體顆粒不至於出現粘壁現象，試驗確定適宜的攪拌速度為600 r/min。
鹽酸初始濃度對鎢浸出率的影響
試驗條件：溫度50℃ ， (w)/n(P)一7/1，攪拌速度600 r/rain。鹽酸初始濃度對鎢浸出率的影響試驗結果。鹽酸濃度為0．36 mol/L時，反應速率明顯偏低，反應40 min時鎢浸出率僅為80%左右；相比之下，提高初始鹽酸濃度至0．72 mol/L，鎢浸出率達95 %。所需時間僅為25 rain；但繼續加大鹽酸濃度，反應加速並不明顯。綜合考慮，後續試驗中，鹽酸初始濃度均確定為0．72 mol/L。
最佳條件下的浸出試驗
以鹽酸一磷酸絡合浸出人造白鎢，同條件下進行兩組試驗。試驗條件為：人造白鎢礦質量5 g，反應溫度50℃ ，HCl初始濃度0．72 mol/L，(w)/n(P)一7/1，即鹽酸體積6 mL，磷酸170L，加水至100 mL，攪拌強度600 r/min。
浸出液中加入氯化銨溶液破壞磷酸根離子的絡合作用，從12-鎢酸中得到相應的鎢鹽。在此過程中，NH 本身有絡合作用，可以很容易形成配位體。NH 形成新配位體降低了浸出液的溶解度，新產物改變了中心離子與配位體之間的作用力。用氯化銨作破壞絡合效應試劑可獲得固態鎢雜多酸鹽產品。
總結
用鹽酸一磷酸體系絡合浸出人造白鎢礦是可行的，反應過程符合液固多相縮核反應模型，反應過程受界面化學反應控制，反應的表觀活化能為60．652 kJ/tool。試驗條件下，鹽酸一磷酸體系絡合浸出人造白鎢礦的最佳參數為：HC1初始濃度0．72 mol/L，反應溫度攪拌速度600 r/min。
