1、1重庆科技学院冶金工程设计课程设计报告学 院:_冶金与材料工程学院_专业班级: 冶金 2012-04学生姓名: 庞龙 学 号: 2012424581 设计地点（单位）_ _重 庆 科 技 学 院_ _ _设计题目:_ 年产 2000 吨 APT 的生产车间设计 _完成日期： 指导教师评语: _ _ _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师 （签字）:_ _ 重庆科技学院本科生课程设计 摘要2摘要我国是全世界公认的钨资源大国，也是全球钨生产和出口的第一大国。近年来我国钨冶炼技术有了很大的发展。本设计的任务是设计一个年产 2000 吨仲钨酸铵（APT ）的工厂，其工艺设计采用目前国内外较为先进
2、的离子交换工艺。根据在毕业实习中所收集的基本数据和有关资料，进行了各项冶金计算，并对如何处理三废作了简要介绍。同时对建厂进行了简单的经济评价，最后绘制了有关图纸。关键词: 钨冶炼技术；仲钨酸铵；离子交换工艺；冶金工厂设计重庆科技学院本科生课程设计 ABSTRACT3ABSTRACTIt has been acknowledged that China is wealth of the tungsten resource, also is the first country of the production and exporting of tungsten all over the worl
3、d. The tungsten extractive technic has a prodigious development near years.The task of this graduation thesis to design a factory which can produce 2000 ton APT per year.Ion exchange technigue is adopted in the designment,which is a kind of advanced technique used for APT production in the world.On
4、the basis of basic process parameters and necessary information collected in graduation field work.Several kinds of metallurgical calculation.The methods how to deal with the wastes produced by this factory were also introduced briefly.The economic value of the construction of this factory has evalu
5、ated.In the end ,several pieces of drawings of the main equipments and the distribution of workshops were drawn.Key words: Tungsten smelting technology; Ammonium paratungstate; Ion exchange technigue; metallurgical plant design重庆科技学院本科生课程设计 目录4目录摘要.2ABSTRACT.3第一章 工艺流程选择.51.1 国内外仲钨酸铵生产工艺评述.51.1.1 经典沉
6、淀净化工艺.61.1.2 溶剂萃取工艺.61.1.3 离子交换工艺.71.1.4 发展前景.71.2 生产工艺流程图及流程简述.71.2.1 工艺流程图.81.2.2 流程简述.11第二章 冶金计算.122.1 原料及产品标准.122.2 设计规模及日产量.122.3 金属平衡计算.132.4 物料平衡计算.162.4.1 预处理工序.162.4.2 浸出过滤工序.172.4.3 稀释工序.182.4.4 离子交换工序.192.4.5 除钼工序.202.4.6 蒸发结晶工序.212.4.7 烘干工序.222.4.8 产品验收.222.4.9 整个流程的物料平衡.23第三章 主体设备的选型与计算
7、.243.1 磨矿工序设备的选择与计算.243.1.1 螺旋给料机.243.1.2 球磨机.243.1.3 矿浆槽.243.1.4 砂泵选用 2PN 型 .253.2 浸出过滤工序设备的选择与计算.253.2.1 高压釜的选择与计算.253.2.2 板框压滤机.273.2.3 粗 Na2WO4 溶液贮槽 .283.2.4 洗水计量槽.283.2.5 泵.283.3 稀释工序设备的选择与计算.293.3.1 浓液槽.293.3.2 稀释槽.293.3.3 泵.29重庆科技学院本科生课程设计 目录53.3.4 板框压滤机.293.3.5 交前液贮槽.293.4 离子交换工序的设备选择与计算.303
8、.4.1 离子交换柱的设计.303.4.2 一段液储槽.333.4.3 二段液储槽.333.4.4 三段液储槽.333.4.5 淋洗剂配置槽.343.4.6 解吸剂配置槽.343.4.7 淋洗剂贮槽.343.4.8 解吸剂贮槽.343.4.9 泵.343.5 除钼工序的设备选择与计算.343.5.1 硫化铵贮槽.343.5.2 硫酸铜贮槽.353.5.3 硫化槽.353.5.4 板框压滤机.353.5.5 纯（NH4） 2WO4 溶液贮槽 .353.6 蒸发洁净工序的设备选择与计算.363.6.1 蒸发结晶器.363.6.2 搪瓷反应器.363.6.3 真空吸滤盘.363.6.4 扬液器.36
9、3.7 烘干工序的设备选择与计算.373.7.1 烘干器.373.8 废水处理设备的选择与计算.373.8.1 废水贮池.37第四章 车间配置.394.1 引言.404.2 车间配置的原则.40参考文献.42重庆科技学院本科生课程设计 工艺流程选择6第一章 工艺流程选择1.1 国内外仲钨酸铵生产工艺评述为了获得一定纯度的金属钨，应首先保证钨化合物的纯度。由净化粗钨酸钠溶液和粗钨酸可生产出的纯化合物仲钨酸铵（APT）或三氧化钨（ WO3），这两种纯钨化合物是目前工业上生产钨粉最常用的原料。为了得到高质量的钨产品，对纯钨化合物的纯度要求越来越高。可以将目前工业上采用的生产方法归结为以下四类，即经典
10、沉淀净化法、溶剂萃取法、离子交换法和钨酸氨溶结晶法。应当指出，上述方法不能截然分开，它们之中的某些单元操作可以相互借用。溶剂萃取法工艺中就利用了沉淀净化法来除杂质，离子交换法工艺中也可能采用人造白钨的方法来回收结晶母液中的 WO3，而粗钨酸氨溶净化结晶法与经典沉淀净化法中人造白钨酸分解后制取 APT 的流程大体相同。因此仅对目前工业上采用的前三种仲钨酸铵生产工艺进行的简单评述。1.1.1 经典沉淀净化工艺经典沉淀净化工艺制备仲钨酸铵的流程较长，主要步骤为粗钨酸钠溶液的净化，从净化后的钨酸钠溶液中生产钨酸，由钨酸制取钨酸铵溶液。该法的原料是天然的白钨矿或人造白钨矿，使用酸浸作为矿石的分解方法，溶
11、解得到钨酸；黑钨精矿用碱处理制取工业钨酸后，并在氨溶液中溶解，从钨酸铵溶液结晶中获得仲钨酸铵。1.1.2 溶剂萃取工艺溶剂萃取法应用于钨冶金工艺始于 1959 年，最初在美国的碳化物公司得到工业应用。随后,苏联、西德、加拿大等国进行了大规模的研究。认为这是钨的湿法冶金的新方向，日本东京钨公司当时的生产工艺由钨酸钠到钨酸铵这段也准备采取萃取法。我国 70 代开发了钨的萃取工艺并成功应用于生产。目前工业上应用萃取工艺主要是用以从纯 Na2WO4 溶液中制取 (NH4)2WO4 溶液。萃取过程起到一个转型的作用，替代经典工艺中的沉淀人造白钨、人造白钨酸分解、钨酸氨溶等工序，具有收率高，设备简单，流程
12、短的优点，克服经典工艺沉淀结晶过程固液分离多阶段操作的缺点。此外，萃取法还用于钨酸钠溶液净化除钼和净化除磷、砷。其基本应用大致分为三种：一是在酸性条件下将纯的钨酸钠溶液经萃取转型变成高含量钨的钨酸铵溶液，此法缺点是萃取前需先除杂：二是在碱性钨酸钠溶液中直接萃取钨，使钨酸根进入有机相，杂质留在萃余液中，再反萃有机相中的钨。三是利用钨钼性质上的差异选择适当的有机萃取剂进行钨钼分离。重庆科技学院本科生课程设计 工艺流程选择71.1.3 离子交换工艺离子交换技术已在钨冶炼中得到广泛应用。其中在我国应用最广泛的是用强碱性阴离子交换树脂将粗钨酸钠溶液净化除杂并转型成钨酸铵溶液的钨离子交换新工艺其工艺过程包
13、括磨矿、碱分解、交换、蒸发结晶、干燥包装。除此之外，离子交换法处理纯 Na2WO4 溶液转型制取 (NH4)2WO4 的工艺在国外也成功应用；而采用离子交换法从钨酸盐溶液除钼的技术已进入工业应用；从各种含钨的废液和低浓度溶液中用离子交换法富集提取钨的工艺也有广泛的报道，具有极好的工业应用前景。1.1.4 发展前景综上所述，前我国钨冶炼生产中主要采用的三种工艺技术各有其特点和待改进之处。其中，法工艺流程短、成本低、渣量少、高纯度产品的合格率高，实收率低、副流程长、腐蚀性大、工作环境差、环境污染严重、矿源适应性差；剂萃取工艺实收率高、对矿源适应性较强，成本相对较高、产渣量大、工作环境较差、环境污染
14、较严重;离子交换流程最短、回收率高、除杂效果好、腐蚀性小、操作简便、易于机械自动化、投资和加工成本较少、工作环境好、环境污染小、对矿源适应性较强，耗水量和排水量大、产渣量大。随着我国加入 WTO，生产各方面的要求特别是对环保指标的要求进一步提高，善钨冶炼技术势在必行。在此趋势下，现了钨湿法冶金清洁生产工艺和膜技术工艺。1.2 生产工艺流程图及流程简述1.2.1 工艺流程图重庆科技学院本科生课程设计 工艺流程选择8重庆科技学院本科生课程设计 工艺流程选择9APT 生产工艺流程图重庆科技学院本科生课程设计 工艺流程选择101.2.2 流程简述1 磨矿工序黑钨精矿从料仓加入振动球磨机，同时自来水也以
15、一定的流量加入，以保持适当的液固比，产出的矿浆由矿浆槽流入扬液器。2 碱分解工序将矿浆、液碱以一定的比例加入碱分解槽，并添加硝石，在一定温度下，分解一定时间，然后过滤，浓料液进入混合澄清，下浊液返回过滤，上清液与稀料液由泵打入配料液槽，调整浓度到适当程度，经微孔过滤器进入下道工序。3 离子交换工序钨酸钠溶液以一定流量进入交换柱，到达穿漏点时用纯水洗去柱中的残留溶液。交后液、洗钨液经处理后排放。然后用淋洗剂以一定流量淋洗钨，所得一段液返回交换，二段液送去蒸发结晶生产仲钨酸铵，三段液补充 NH4Cl、NH 4OH 作为淋洗剂，淋洗结束后，用水洗去柱中残留的溶液，并将树脂用水反冲后供下一步循环使用。4 蒸发结晶工序将二段液加入蒸发结晶槽，在一定的温度和压力下，蒸发掉部分水和氨，同时溶液由于过饱和而析出仲钨酸铵晶体，经真空过滤器过滤后，湿 APT 送干燥工序，结晶母液生产白钨或二次结晶。5 干燥包装工序湿 APT 经圆锥真空干燥机烘干水分，再经振动筛得到粒度分布比较均匀的 APT 产品，秤重装桶。
