反應(yīng)擠出法堿分解鎢礦基礎(chǔ)理論及新工藝.pdf

1、鎢礦是我國重要的優(yōu)勢戰(zhàn)略資源，經(jīng)濟(jì)、高效地從鎢礦中提取鎢一直是鎢冶煉工業(yè)中的一個重要課題。
　　 本文圍繞鎢礦堿分解的理論和新工藝進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下:
　　 (1)系統(tǒng)研究了氫氧化鈉分解白鎢礦的動力學(xué)過程。研究結(jié)果表明:在反應(yīng)溫度為60～100℃的條件下，白鎢礦的堿分解過程屬表面化學(xué)反應(yīng)控制，增大堿濃度、升高反應(yīng)溫度和減小礦物粒度均有利反應(yīng)的進(jìn)行。基于溶液活度的條件下研究過程動力學(xué)，測得的反應(yīng)表觀活化能和反應(yīng)級數(shù)分

2、別為82.0 kJ·mol-1和0.68，建立的動力學(xué)方程為:1-（1-x）1/3=54.08a0.68r0-1 exp（-82000/8.314T）t;而以濃度代替活度時，則得到反應(yīng)表觀活化能和反應(yīng)級數(shù)分別為64.9 kJ·mol-1和1.74，建立的動力學(xué)方程為:1-(1-x)1/3=20.12×10-3[NaOH]1.74r0-1exp（-64900/8.314T）t。兩種情況下測得的動力學(xué)參數(shù)有較大的偏差，說明在浸出劑濃度較高、

3、活度條件變化較大時，不能簡單以濃度代替活度進(jìn)行動力學(xué)研究。
　　 在此基礎(chǔ)上，還分別考察了機(jī)械活化對堿分解白鎢精礦和黑鎢精礦動力學(xué)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:機(jī)械活化能明顯降低鎢礦堿浸過程的表觀活化能，降低鎢礦堿分解過程對溫度的依賴程度，強(qiáng)化鎢礦的浸出。白鎢精礦浸出反應(yīng)的表觀活化能由未活化時的78.1 kJ·mol-1下降至機(jī)械活化10 min后的27.9 kJ·mol-1;而黑鎢精礦的浸出過程相應(yīng)也未活化時76.2 kJ·mol-1

4、下降至機(jī)械活化20 min后的34.3 kJ·mol-1。
　　 (2)考慮到反應(yīng)擠出技術(shù)能有效地解決高濃高粘物料體系的傳質(zhì)問題，同時也可為物料提供強(qiáng)烈的機(jī)械活化作用，因而可借用于高堿、高粘度鎢礦浸出新工藝的開發(fā)。鑒于反應(yīng)擠出技術(shù)從未應(yīng)用于濕法冶金領(lǐng)域，因此，本文首次對實(shí)驗(yàn)所用反應(yīng)擠出設(shè)備（雙螺桿擠出機(jī)）的反應(yīng)工程學(xué)進(jìn)行了研究。
　　 研究結(jié)果表明，流體在反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時間(t)隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大而縮短，隨著溫度的升

5、高而增長;按槽列模型計(jì)算所得虛擬槽數(shù)均隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大和溫度升高而減少;螺桿轉(zhuǎn)速對平均停留時間(t)和虛擬槽數(shù)N的影響較溫度更顯著;流體的軸向混合強(qiáng)度均隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大和溫度的升高而增大。
　　 綜上，雙螺桿擠出機(jī)類似管式反應(yīng)器，可看成由多個串聯(lián)的全混槽組合而成，其反應(yīng)效率優(yōu)于間歇式全混槽（如壓煮反應(yīng)器）。
　　 (3)在以上研究基礎(chǔ)上，開發(fā)了反應(yīng)擠出法堿分解鎢礦的新工藝，考察了反應(yīng)溫度、浸出時間、螺桿轉(zhuǎn)速和堿用量對

6、白鎢精礦和黑鎢精礦的堿分解效果的影響。研究結(jié)果表明:反應(yīng)擠出法堿分解鎢礦新工藝可以高效、連續(xù)地分解白鎢精礦和黑鎢精礦。
　　 處理白鎢精礦時，在礦水質(zhì)量比高達(dá)2.67∶1、分解時間為3.5 h、螺桿轉(zhuǎn)速為160 rpm和堿用量為理論量的2.2倍的條件下，分解溫度僅為120℃（比傳統(tǒng)堿分解工藝反應(yīng)溫度低了30～60℃），白鎢精礦分解率可達(dá)99.18％。處理黑鎢精礦時，以相同的礦水比并控制分解時間為2.5 h、螺桿轉(zhuǎn)速為180 rp