影响钨矿物碱煮分解效率的主要因素及控制措施

谢泉文

（广西平桂飞碟钨业有限公司，广西 贺州 542800）

钨冶炼企业主要采用主流工艺“钨矿压煮-离子交换-蒸发结晶”生产仲钨酸铵（APT）产品，钨矿物压煮工序是钨湿法冶炼中最重要的工序，是后续生产工序的基础，是提高钨矿物分解能力，降低消耗有着十分重要的意义。文章主要分析苛性钠浸出钨矿物的影响因素，并采取相应的措施。

1 影响钨矿物碱煮分解的主要原因及对策

1.1 矿砂品位及成分的影响

钨矿物的成分比较复杂，它与具体产出的矿山及选矿水平而异，有黑钨精矿、白钨精矿、难选钨中矿等原料。难选钨中矿中WO3含量较低，有的低至20%以下，黑钨精矿、白钨精矿中WO3含量50%～70%，黑钨精矿Ca含量较低，白钨精矿Ca含量较高，为了获得更高钨收率能力，可以采取混矿搭配，优质矿与中矿搭配，配成WO3含量50%～65%，控制Ca含量≤15%及Si含量≤3%。

1.2 钨矿浆粒度的影响

在钨矿原料碱煮工艺中，矿浆粒度这个指标比较重要，生产上通常采用双筒式球磨机对钨矿原料进行细磨。球磨后颗粒细的钨矿浆反应比表面积较大，碱煮速度较快，三氧化钨的浸出率较高。颗粒粗的钨矿颗粒容易沉积在碱煮釜底并且结团，从而影响矿物分解效果。因此，生产上钨矿浆粒度控制在-325目≥95%。

1.3 碱浓度的影响

黑钨精矿中MnWO4、FeWO4和白钨精矿CaWO4中的WO3通过化学反应转化为钨酸钠进入液相中，而Mn、Fe、Ca以氢氧化锰、氧化亚铁、氢氧化钙等难溶物进入固相渣中。由氢氧化钠分解钨矿物的经典理论——赝三元相图可知，只要氢氧化钠的浓度足够高，即便在常温常压下也能分解钨矿物。提高氢氧化钠浓度用于加快反应和提高钨矿物分解率，碱煮过程中，碱分解液中氢氧化钠与三氧化钨的质量比为0.8～1.2。钨矿碱煮生产过程中，碱煮黑钨矿时碱浓度控制400～500 g/L，碱煮白钨矿及黑白钨混合矿时碱浓度控制520～600 g/L。

1.4 固液比的影响

钨矿物碱煮分解工艺是在一定的压力和温度下使反应釜内的钨矿浆与苛性钠进行充分反应，三氧化钨进入液相中。为了加快反应和提高钨矿物分解率，生产上在调浆时控制好固液比。液固比太小，物料体系粘度变大，物料输送较难，呈糊状，易粘锅，物料在锅底易结团堵塞放料阀，并且固体颗粒钨矿物表面化学反应生成物与浸出剂氢氧化钠两者之间相互的扩散受到影响，因此会降低钨矿物的分解效果。当液固比太大时，浸出剂氢氧化钠浓度很低的工艺条件下，钨矿物与浸出剂氢氧化钠反应驱动力就会下降，化学反应速率就会变慢，就会影响钨矿物的分解率。生产上碱煮黑钨精矿的液固比控制3：1较合适；碱煮白钨精矿的液固比控制1：1较合适。

1.5 温度与保温时间的影响

根据钨冶金热力学原理，在90～150℃温度下采用氢氧化钠碱煮黑钨矿分解反应更容易进行。但在同样生产条件下碱煮白钨矿时所得的平衡常数值却很小，温度及碱浓度对平衡常数影响较大，在适当的高温高碱浓度下，反应是可以进行的。生产上碱煮黑钨精矿及黑白钨混合精矿的温度控制为190～220℃，保温时间控制为3～4 h，碱煮白钨精矿的温度控制为150～170℃，保温时间控制为2.5～3h。

1.6 搅拌速度的影响

由于黑白钨精矿的比重相对较大，为了避免钨矿颗粒在高压釜底沉降，采取大功率搅拌促使钨矿浆在溶液中翻滚移动，钨矿颗粒表面浸出剂不断更新，以此提高了碱煮体系中物料的传质和传热作用，加快了WO3浸出速率。如果搅拌速度低，动力不大，钨矿颗粒会沉降到碱煮锅底并且会结团，严重影响矿物WO3浸出速率及分解率。搅拌速度较大时，会促使釜内矿浆发生整体移动，颗粒表面很难达到及时更新，从钨矿颗粒浸出来的钨酸钠溶液扩散缓慢，也会影响矿物WO3浸出速率及分解率。钨冶炼碱煮时搅拌速度控制在60～90r/min较为合适。

1.7 添加剂的影响

在一定温度下，无氧化剂存在的条件下，黑钨矿采用苛性钠分解时，矿物中FeWO4化合物以氧化亚铁为稳定。低于一定温度时FeWO4化合物以氢氧化亚铁为稳定。MnWO4化合物在有或没有氧化剂的情况下都是以Mn（OH）2为稳定。通过在常温下的W-Fe-H2O系和W-Mn-H2O系的电势-pH图可知，在碱性条件下，FeWO4、MnWO4都不是很稳定的，随着氧化剂KMnO4或NaNO3的加入，铁和锰氧化成高价氧化钨，FeWO4、MnWO4更容易被分解，WO3更容易被浸出，工业生产过程中，在采用苛性钠分解黑钨精矿时加入添加剂量为矿重的3%～5%，分解白钨矿时加入磷酸三钠，加入比例为理论量的0.8倍。

1.8 设备方面的影响

生产上影响钨矿物碱煮分解效率的设备主要有振动球磨机、调浆搅拌槽、碱分解反应釜、稀释搅拌槽、板框压滤机等相关设备。振动球磨机生产中主要控制好磨机振幅、磨机中的钢球规格及比例、螺旋给料速度、水与钨精矿的比例等参数才能使磨后矿浆粒度达到-325目≥95%以上。调浆搅拌槽、碱分解反应釜、稀释搅拌槽搅拌时应能充分搅起整个设备容积内的溶液，保持泵完料后无剩余料，碱分解反应釜升温速率不能太慢以及确保相关阀门无泄漏。

1.9 其它方面的影响

由于目前国内白钨矿原料品位低，成分比较复杂，选矿时采用各类高分子浮选药剂，如果不进行预处理，碱煮后部分高分子浮选剂进入料液中，对离子交换树脂存在危害，影响离子交换容量；同时磨矿时会产生大量泡沫，导致泵浆比较困难，矿浆体积不能精准测定，生产上一般会采取加入消泡剂的方式进行处理，部分厂家还会采用焙烧炉对白钨矿原料煅烧，煅烧温度为600～800℃，主要目的就是脱去矿中的浮选药剂以及改善矿物结构后钨矿物易分解。碱煮时釜内矿浆体积要控制合理，碱煮时釜内矿浆体积过大易导致喷料，釜内矿浆体积过小导致产量偏少，生产时一般控制矿浆体积为釜内体积的80%～85%。

2 结语

生产中对钨矿物进行碱煮时，矿砂品位以及钨矿中的杂质元素控制应根据生产工艺对配矿单进行灵活调整运用；钨矿浆粒度应控制在-325目≥95%；碱煮黑钨精矿时碱浓度控制400～500 g/L，液固比控制3：1，温度为190～220℃，保温时间为3～4 h，氧化添加剂加入量为矿重的3%～5%。碱煮白钨矿及黑白钨混合矿时碱浓度控制520～600 g/L，液固比控制1：1较合适，温度为150～170℃，保温时间为2.5～3 h。碱煮釜搅拌速度控制在60～90 r/min；生产时确保主要设备完好运转，严肃工艺纪律。