煤中硫氢测定后三氧化钨的回收利用

刘 欣 李 杰 李建强

（力鸿检验集团有限公司沧州渤海新区分公司，河北 沧州 061113）

随着我国工业经济的快速发展，对各类矿产资源的需求迅速增加，且其增速远远高于国民经济的发展速度，因此矿产储存、生产、消耗之间的矛盾日益突出[1]。

钨是稀有金属，现阶段我国对含钨的工业废料回收率相对比较低。而随着钨资源日益贫乏，综合利用各种钨资源显得日益迫切[2]。因此，煤中硫氢测定后三氧化钨的回收与再利用，可以节约资源，并产生显著的经济价值和社会价值。

三氧化钨是稳定的化合物，常温下不容易与其他物质发生化学反应而生成污染环境的物质[3]。三氧化钨在煤中碳氢测定过程中，仅为催化剂使用，目的是降低煤中矿物质的分解温度，提高反应速度[4]，其本身不参与化学反应，因此废料中的三氧化钨具有可回收再利用性。

1 三氧化钨在煤炭分析试验中的作用

《煤中碳和氢的测定方法》（GB/T 476-2008）和《煤中全硫的测定方法》（GB/T 214-2007）中规定煤样测定时需覆盖一层三氧化钨。

在煤燃烧时，为保证煤中矿物质均能分解，必须有较高的炉温，但温度过高会缩短检测设备中加热和受热部件的使用寿命。因此，三氧化钨作为催化剂覆盖至煤样表层，有效降低了燃烧温度，同时又保证矿物质在较低的温度下完全分解。

2 三氧化钨的回收方式

废料中的三氧化钨回收主要有物理方法和化学方法两种回收方式。

2.1 物理方法回收

煤中硫氢测定后的三氧化钨废料通过180 μm（80 目）标准筛进行筛分[5]，将筛上物弃掉，筛下物留下。将筛下物在980 ℃的马弗炉中灼烧1 h，取出冷却至室温，并充分混合均匀后装入带磨口的玻璃瓶中使用。

2.2 化学方法回收

三氧化钨为酸性氧化物，与强碱反应生成强碱弱酸盐。强碱弱酸盐与强酸反应，通过强酸制弱酸生成强酸强碱盐和弱酸（生成钨酸沉淀）。弱酸经高温分解为水和酸性氧化物。其反应式如下：

3 三氧化钨回收实验

3.1 废料三氧化钨来源

废料三氧化钨来源为力鸿检验集团有限公司沧州渤海新区分公司收集的硫氢检测后的瓷舟中残留物。

3.2 试验步骤

（1）取200.0 g 废料三氧化钨，通过180 μm标准筛，将筛上物弃掉，筛下物称重为182.4 g，回收率为91.2%。为减少测定误差，确保废料中的矿物质完全分解，将过筛后的废料放入980 ℃马弗炉中灼烧1 h，冷却后待用，记作“物WO3”。

（2）取标记为“物WO3”的三氧化钨100.0 g，加入150 mL 的10 mol/L 氢氧化钠溶液搅拌溶解，静止30 min。使用抽滤装置过滤，沉淀物使用100 mL 蒸馏水洗涤3 次，取抽滤瓶中无色澄清滤液。缓慢向滤液中滴加入浓盐酸并搅拌，生成黄绿色沉淀，直至无沉淀生成。使用抽滤装置过滤，沉淀物使用100 mL 蒸馏水洗涤3 次。将沉淀物放入105～110 ℃的鼓风干燥箱，保持1 h，得到浅黄色块状钨酸。将块状钨酸使用研钵研磨成小颗粒后，置于400 ℃马弗炉中灼烧1 h，收集产物并研磨至全部通过180 μm（80 目）标准筛，称重76.6 g，回收率为76.6 %（整体回收率为69.9 %），记作“化WO3”。

4 回收三氧化钨催化效果的比较分析

4.1 三氧化钨分类

（1）天津市科密欧化学试剂有限公司生产的分析纯三氧化钨，记作“WO3”。

（2）通过物理方法回收的三氧化钨“物WO3”。

（3）通过化学方法回收的三氧化钨“化WO3”。

4.2 检测设备

（1）湖南三德科技股份有限公司生产的SDS616 型库仑测硫仪。

（2）泰州市万盛分析仪器有限公司生产的KS-1B 型碳氢分析仪。

4.3 回收三氧化钨验证方案

使用4.1 规定的3 种三氧化钨，使用4.2 规定的两类检测设备，分别选取4 种标准物质煤样进行煤中氢和全硫的测定。标准物质编号及标准值见表1，添加回收三氧化钨与正常三氧化钨检测数据统计分析见表2、表3。

表1 标准物质编号及标准值

据表2、表3 统计结果分析：

表2 “物WO3”与正常三氧化钨检测数据统计分析表

表3 “化WO3”与正常三氧化钨检测数据统计分析表

（1）添加两种方法回收的三氧化钨的标准物质煤样测试结果均在其各标准物质标准值的不确定度范围内。

（2）通过两表中Hd统计数据，添加“物WO3”同“WO3”的氢测定结果无显著性偏倚，而添加“化WO3”同“WO3”的氢测定结果存在显著性偏倚，表明物理方法回收的三氧化钨适用于煤中氢的测定，而不适用于煤中全硫的测定。

（3）通过两表中St,d统计数据，添加“物WO3”、“化WO3”同“WO3”的全硫测定结果无显著性偏倚，表明化学方法回收的三氧化钨均适用于煤中全硫和氢的测定。

5 结语

本文以从煤中硫氢测定后的废料中回收三氧化钨作为主要研究目标，进行了大量的探索性实验。

使用两种方法回收的三氧化钨在测定煤中氢时，无显著性偏倚，可相互替代；但在测定煤中全硫时，物理方法回收的三氧化钨存在显著性偏倚，因此仅可使用化学方法回收的三氧化钨作为催化剂。综合以上数据分析结论得出，在测定煤中硫氢元素时，化学方法回收的三氧化钨可代替正常三氧化钨使用。

综上所述，废料中的三氧化钨可以循环多次使用，通过化学方法回收的三氧化钨不但可保证结果的准确性，还能节省试验耗材，降低试验成本。