Курсовая работа на тему: Автоклавно-содовый способ разложения вольфрамовых концентратов

Введение

Элемент вольфрам открыт шведским химиком Шееле в 1781 гг. Вольфрам был открыт при разложении кислотой минерала "тунгстен" (тяжелый камень), впоследствии названного шеелитом. В 1783 г. было установлено, что новый элемент входит в состав другого минерала - вольфрамита, и в этом же году впервые был получен порошок вольфрама восстановлением триоксида вольфрама углеродом. Вольфрам относится к тугоплавким металлам. По внешнему виду похож на сталь. Тяжелый плотность составляет 19.3г. Тпл. = 3400°С, Ткип. = 5900°С.

Найдено около 15 минералов вольфрама. Наиболее распространённые - это вольфрамит и шеелит.

Вольфрамит - (Fе,Мn)WO4, представляет собой изоморфную смесь вольфрамата железа - FeWO4 и вольфрамата марганца - MnWO4. Если MnWO4 < 20%, то минерал называется ферберитом, когда MnWO4 > 80% - гюбнеритом. Смеси, лежащие по составу между этими пределами, называются вольфрамитами. Вольфрамит - минерал черно-коричневого цвета, плотность 7,1¸7,9 г/см3, слабомагнитен.

Шеелит - CaWO4. Цвет - белый, желтый, серый или бурый; не магнитен, плотность 5,9¸6,1 г/см3, часто содержит примесь повеллита - CaMoO4.

К другим минералам, не имеющим промышленного значения, относятся:

По минералогическому составу различают два типа месторождений - вольфрамитовые и шеелитовые. Основные месторождения вольфрамовых руд расположены вдоль побережья Тихого океана, причём Азиатские месторождения богаче Американских.

В России выяснены и ведется разработка месторождений в Забайкалье, Амурской области, Западном Алтае, Кавказе. Разные месторождения имеют разный состав.

Состав вольфрамита (Fе,Мn)WO4: 70¸75% WO3, 7¸14% FeO, ~14% MnO, 0,5¸1,2% CaO, до 2,5% SiO2, 0,5% SnO2.

Состав шеелита CaWO4: 71,6¸79,6% WO3, 19¸20% CaO, до 7,6% MoO3, до 0,4% MgO и др.

Способы обогащения: гравитация степень извлечения металла в концентрат вольфрамовых руд 65-85%

На воздухе вольфрам устойчив. Заметное окисление металла наступает при 400-500 С, при более высоких температурах происходит быстрое окисление. При 600-700 С пары воды быстро окисляют металл.

С азотом вольфрам - выше 20000С с образованием нитридов, которые в отсутствие нитрирующего агента разлагаются при нагревании до 700-8000 С.

Твердый углерод и углеродсодержащие газы при 1000-1200°С взаимодействуют с вольфрамом с образованием карбидов (WС, W2C,). Небольшие примеси карбидов в металле вызывают их хрупкость и сильно понижают электропроводность. Фтор взаимодействует с вольфрамом при обычной температуре. Хлор интенсивно реагирует при 800-10000 С с образованием летучих WC16 (температура кипения 337 °С соответственно). Пары иода с вольфрамом и не реагируют.

Пары серы и селена, а также H2S и H2Se при температуре выше 400°С взаимодействуют с металлами, образуя дихалькогениды WS2, WSe2.

Вольфрам на холоду практически устойчив против действия соляной, серной, азотной к плавиковой кислот любой концентрации, а также царской водки. При нагревании до 80-100 0С происходит медленная коррозия в перечисленных кислотах, кроме плавиковой. Металл быстро растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот.

Вольфрам находит широкое применение в современной технике в виде чистого металла и в сплавах, из которых важнейшие - легированные стали, твердые сплавы на основе карбида вольфрама, износостойкие, коррозионно-стойкие и жаропрочные сплавы. До 50 % добываемого вольфрама и используют в черной металлургии для производства легированных сталей и чугунов. Вольфрамовые стали применяют главным образом как инструментальные. Из них важнейшие - быстрорежущие стали, в состав которых вводят, %: W 8-20; Сг 2-7; V 0-2,5; Со 1-5; С 0,5-1,0. Кроме быстрорежущих применяют и другие инструментальные вольфрамовые и хромовольфрамовые стали (с содержанием 1-6% W, 0,4-2% Сг). Кроме того, вольфрам входит в состав магнитных сталей.

Металлические вольфрам. Вольфрам в виде прутков, проволоки, листа и различных кованых деталей применяют в производстве электроламп, радиоэлектронике и рентгенотехнике. Вольфрам - лучший материал для изготовления нитей и спиралей в лампах накаливания. Высокая рабочая температура (2200-2500 °С) обеспечивает высокую светоотдачу, а малая скорость испарения - длительный срок службы нитей. Из вольфрамовой проволоки изготовляют катоды прямого накала и сетки электронных генераторных ламп, катоды высоковольтных выпрямителей, подогреватели катодов косвенного накала электронных приборов [1].

Оглавление

- Введение

- Автоклавно-содовый способ разложения вольфрамовых концентратов

- Физико-химические основы автоклавно-содового разложения

- Кинетика процесса автоклавного выщелачивания

- Практика автоклавно-содового процесса

- Пути совершенствования автоклавно-содового способа выщелачивания

- Регенерация или выведение избыточной соды из автоклавных щелоков

- Повышение температуры

- Механическое активирование

- Получение вольфрамового ангедрида

- Переработка растворов вольфрамата натрия

- Очистка растворов Na2WO4 от примесей

- Очистка от кремния

- Очистка от фторид-ионов

- Очистка от молибдена

- Очистка от Р и Аs

- Получение вольфрамовой кислоты из растворов вольфрамата натрия

- Очистка технической вольфрамовой кислоты

- Получение WO3

- Расчет специальной части курсовой работы

- Задание

- Решение Заключение

- Список литературы

Заключение

Автоклавное выщелачивание является наиболее интенсивным вариантом вскрытия разнообразного вида минерального сырья и полупродуктов. Особенно для вскрытия шеелитовых концентратов этот способ особенно эффективен и наиболее применим в производстве. Это достигается за счет использования повышенных температур (400-600 К), давлений реакционного газа (0,2-0,15МПа). Поскольку процесс осуществляется в герметичной аппаратуре, это и наиболее экологически оптимальный вариант выщелачивания, обеспечивающий эффективное использование теплоносителя и реакционного газа. Но используемая для этого процесса аппаратура дорогая и сложная в эксплуатации. Так же к недостаткам процесса следует отнести большой расход Nа2СО3, высокая концентрация избыточной Nа2СО3 влечет за собой повышенный расход кислот на нейтрализацию растворов и соответственно большие затраты на утилизацию растворов. Возможен большой расход пара, это решается с помощью теплоизоляции, теплообменника.

Список литературы

1) Зеликман А.Н., Никитина Л.С. Вольфрам: Учебник для студентов вузов.- М.: Металлургиздат, 1978. - 272с.

2) Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов: Учебник для вузов. - 2-е издание.- М.: Металлургия, 1991.- 432с.

3) Зеликман А.Н. Металлургия тугоплавких металлов.: Учебник для студентов вузов. - М.: Металлургизд, 1986.- 395с.

4) Конецкий Ч.В. Структура и свойства тугоплавких металлов: Учебник для студентов вузов. - М.: Металлургия, 1974.- 206с.