鎢冶煉的理論與套用

《鎢冶煉的理論與套用》是2013年清華大學出版社出版的圖書，作者是趙中偉。

基本介紹

• 中文名：鎢冶煉的理論與套用
• 作者：趙中偉
• 出版時間：2012年12月19日
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302305071
• 定價：80 元
• 裝幀：精裝

內容簡介

本書是在作者20餘年科研工作的基礎上編寫的。本書介紹了鎢冶煉的基本情況和作者在浸出過程理論研究方面提出的新方法，給出了浸出過程強化的理論；針對溶液中相似元素的深度淨化和分離，論述了定向尋找特效試劑實現高效分離的思路；針對鎢的離子交換，討論了強化離子交換反應單元操作，實現高濃度鎢的直接吸附的過程。

本書可供從事稀有金屬特別是鎢冶煉的科研和技術人員、高校冶金專業的師生閱讀參考。

圖書前言

鎢是我國的豐產金屬，我國鎢的儲量世界第一。20世紀七八十年代以前，我國鎢冶煉與其他金屬冶煉一樣，一直採用國外技術，鎢冶煉的整體水平與國外有一定差距。

自20世紀80年代鎢業“打翻身仗”開始，我國的鎢冶煉技術有了很大發展。在老一輩科學家李洪桂、胡兆瑞等的帶領下，我國冶金科技工作者通過大量艱苦工作，開發出一批獨具特色的、世界領先的鎢冶煉新工藝，例如，NaOH分解白鎢礦的工藝（過去美俄學者基於理論研究都認為是不可能的）、鎢酸鈉離子交換工藝（一個單元過程可同時實現轉型和淨化）、選擇性沉澱法除相似元素鉬和其他雜質（簡單高效、易操作，不產生有害氣體。而國外至今仍使用MoS?3沉澱法，生產過程中產生大量的H?2S等有害氣體）。這些工藝均已成功地套用於鎢冶煉生產，我國的鎢冶煉技術水平躍居世界先進水平。

作者有幸在20世紀80-90年代投身於趙天從、李洪桂先生門下，從事鎢濕法冶金的基礎理論和新工藝研究。本書是對過去20餘年所做工作的系統化總結。

本書內容共分五章，包括鎢冶金概況、鎢的物理化學性質、鎢礦物浸出理論、鎢酸鹽溶液的淨化、鎢的離子交換等。

在鎢礦物浸出熱力學方面，通過計算對各種分解工藝進行了較為詳盡的理論分析，著重介紹了“贗三元相圖法”，使用該法在傳統熱力學的框架內成功地解釋了NaOH分解白鎢礦（國外曾認為不可能）的原理，並對Na?2CO?3分解白鎢礦的某些實驗現象給出了合理解釋。針對鎢礦浸出動力學，總結了機械活化強化浸出的研究成果，用分形理論解釋了活化導致的動力學參數的變化原因，並針對我們所研究的熱球磨工藝及設備，系統分析了影響操作的各種因素，提出了相應的最佳化對策。

在鎢酸鹽淨化理論方面，針對相似元素鉬的深度分離，總結了依據被分離對象的分子特性差異定向尋找高效分離試劑的理論和實踐情況，並具體介紹了利用藥物化學和結晶礦物學等方法建立選擇性判據的方法。

在離子交換方面，針對傳統離子交換工藝只能處理低濃度料液，生產過程中不得不大幅度稀釋溶液並導致大量廢水排放的問題，系統研究了鎢離子交換過程的平衡行為和動力學過程；在理論研究基礎上，提出了減少廢水排放並提高鎢回收率的方法。

與上述內容對應的一系列研究工作分別得到了國家自然科學基金、國家科技支撐計畫、國家高技術研究發展計畫（ “863”計畫）、湖南省自然科學基金以及國內鎢業界等的支持，研究成果在國內獲得了廣泛套用，其中鎢鉬深度分離工藝的推廣面達96%以上。

在本書撰寫過程中，恩師李洪桂等人給予了熱情鼓勵和支持，研究生陳星宇、曹才放、李江濤、何利華、劉旭恆、梁勇、楊亮、塗松柏、梁新星、張家靚、曹雪嬌、肖露萍、劉晶、王識博、胡宇傑、郭持皓、盧江波、高利利、史海燕、石玉臣、黃少波、胡芳、徐冬、謝昊、孫放、郝明明、許曉陽、龍雙、楊安享等對本書涉及的實驗、數據處理、圖表繪製、文獻彙編及整理、文字錄入、校對等做了很多工作，付出了艱辛的勞動，沒有他們的幫助，這本書是不可能呈現給讀者的。此外，中南大學領導和中國鎢業協會對本書的撰寫也給予了鼓勵和幫助。

由於作者水平有限，書中不當之處在所難免，懇請讀者批評指正。

圖書目錄

目 錄

第1章 緒論1

1.1 鎢冶金工業的發展1

1.2 鎢及其化合物的套用1

1.3 鎢礦類型及其資源現狀4

1.3.1 鎢礦物類型4

1.3.2 世界鎢資源現狀5

1.3.3 我國鎢資源現狀7

1.3.4 鎢再生資源利用11

1.4 鎢的生產與消費14

1.4.1 國際鎢的生產及消費14

1.4.2 國內鎢的生產及消費16

1.5 鎢礦分解工藝21

1.5.1 基於生成可溶性鈣鹽的分解工藝21

1.5.2 基於生成難溶性鈣鹽的分解工藝23

1.6 鎢酸鹽溶液淨化除鉬工藝28

1.6.1 利用鎢親氧、鉬親硫的性質差異29

1.6.2 利用鎢酸根和鉬酸根酸化過程的行為差異33

1.6.3 利用氧化物對鎢、鉬吸附行為的差異34

1.6.4 利用鉬可形成陽離子的性質差異35

1.6.5 利用鉬較鎢易於被還原的性質差異35

1.6.6 利用過氧化氫與鎢鉬配合能力的差異36

1.7 鎢浸出液提取鎢工藝37

1.7.1 沉澱法製取鎢酸工藝37

1.7.2 溶劑萃取工藝37

1.7.3 離子交換工藝39 參考文獻40

第2章 鎢及其化合物的物理化學性質50

2.1 金屬鎢的性質50

2.1.1 鎢的物理性質50

2.1.2 鎢的化學性質53

2.2 鎢的主要化合物及其性質54

2.2.1 鎢的氧化物54

2.2.2 鎢酸及正鎢酸鹽55

2.2.3 鎢的同多酸及其鹽57

2.2.4 鎢的雜多酸及其鹽59

2.2.5 鎢的鹵化物及鹵氧化物60

2.2.6 鎢的碳化物及硫化物61

2.3 高濃度Na?2WO?4-NaOH-H?2O系的熱力學性質62

2.3.1 Pitzer理論簡介63

2.3.2 Na?2WO?4-NaOH-H?2O體系的Pitzer參數67

2.3.3 Pitzer參數的套用與驗證71

參考文獻73

第3章 鎢礦物浸出過程的分析75

3.1 濃度對數圖在鎢礦物浸出中的套用75

3.1.1 熱力學數據的選取76

3.1.2 鎢礦物在不同酸鹼性溶液中的穩定性78

3.1.3 碳酸鈉浸出白鎢礦的熱力學分析81

3.1.4 碳酸鈉浸出黑鎢礦的熱力學分析85

3.1.5 磷酸鈉浸出白鎢礦的熱力學分析91

3.1.6 氟化鈉浸出白鎢礦的熱力學分析93

3.1.7 EDTA浸出白鎢礦的熱力學分析95

3.1.8 矽酸鈉浸出白鎢礦的工藝99

3.2 贗三元系相圖在鎢礦物浸出中的套用106

3.2.1 NaOH分解白鎢礦106

3.2.2 Na?2CO?3分解白鎢礦115

3.3 鎢礦浸出動力學121

3.3.1 白鎢礦的浸出動力學121

3.3.2 黑鎢礦的浸出動力學128

3.4 鹼法熱球磨工業實踐中的幾個問題134

3.4.1 磨球運動狀態134

3.4.2 分解過程中產生的可燃氣體142

3.4.3 分解反應的熱效應142

3.4.4 熱球磨機的大型化143

參考文獻147

第4章 含鎢溶液的淨化除雜151

4.1 鎢冶煉過程中雜質磷、砷等的抑制151

4.1.1 鎂鹽沉澱法除磷、砷151

4.1.2 濃縮結晶抑制磷、砷析出168

4.2 硫化除雜過程的分析173

4.2.1 鎢鉬硫化反應的熱力學分析173

4.2.2 砷硫化反應的熱力學分析181

4.3 選擇性沉澱法除鉬187

4.3.1 除鉬新工藝的理論188

4.3.2 採用銅鹽從含鎢溶液中除鉬196

4.3.3 不同金屬硫化物對鎢溶液除鉬的影響201

4.4 宏量鎢鉬的分離204

4.4.1 宏量鎢鉬分離的思路205

4.4.2 ABO?4型鎢酸鹽和鉬酸鹽的晶體結構207

4.4.3 二價金屬離子沉澱鎢鉬的行為213

4.4.4 鎢鉬沉澱行為的討論222

參考文獻223

第5章 鎢冶煉過程中的離子交換230

5.1 概述230

5.2 鎢離子交換的基本原理231

5.2.1 離子交換吸附機理232

5.2.2 經典離子交換的工藝過程233

5.2.3 鎢離子交換研究現狀235

5.3 鎢離子交換的反應工程238

5.3.1 重力對離子交換柱中流體的影響238

5.3.2 不同進料模式下離子交換柱的反應239

5.4 鎢離子交換的反應動力學249

5.4.1 概述249

5.4.2 離子交換過程的機理252

5.4.3 離子交換過程的動力學253

5.4.4 鎢離子交換過程的動力學255

5.5 鎢離子交換過程中的雜質行為262

5.5.1 氯離子對離子交換的影響262

5.5.2 OH?-對離子交換的影響266

5.6 高濃度鎢的離子交換270

5.7 鎢冶煉工藝中離子交換法的模擬272

5.7.1 離子交換模擬的理論基礎272

5.7.2 離子交換過程的模擬274

5.7.3 靜態離子交換數據的獲得及模擬方程276

5.7.4 模擬計算的驗證276

5.7.5 模型的套用277

參考文獻280