СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВОЛЬФРАМСОДЕРЖАЩИХ РУД Российский патент 1998 года по МПК C22B34/36 

Изобретение относится к горнометаллургической промышленности, а именно к пирометаллургическому производству, в частности разложению вольфрамсодержащих руд.

Известен способ переработки вольфрамсодержащих руд, исходным сырьем для которого является вольфрамит (FeWO₄ + MnWO₄) или шеелит (CaWO₄), и конечным продуктом металлургической и химической переработки твердого минерального сырья является вольфрамовая кислота (H₂WO₄) [1].

Недостатком известного способа является то, что при разложении рудных компонентов в них содержится повышенное количество примесей (Fe. P, Si, Mo, As), которые составляют 0,125% от общего объема, что приводит к повышению структурных неоднородностей в порошках вольфрамовой кислоты.

Известен также способ переработки сырья вольфрамсодержащих руд путем обогащения и очистки от вредных минеральных примесей с последующим размельчением в порошок [2].

К недостаткам известного способа следует отнести неполное разложение руд и высокие энергетические затраты. Размол таких порошков сопровождается существенным загрязнением материала от контакта порошка с внутренними частями мельницы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ переработки вольфрамсодержащих руд, включающий разрушение руды, предварительное обогащение, обжиг при 800 - 100^oC, измельчение, а затем последовательное превращение порошка в вольфраматы, вольфрамовую кислоту и паравольфрамат аммония [3].

Недостатком известного способа является невозможность выделения чистых соединений из концентрата.

Изобретение решает задачу уменьшения примесей и снижение энергозатрат.

Указанная задача решается за счет достижения технического результата при осуществлении изобретения, заключающегося в увеличении глубины разложения рудных компонентов, снижении концентрации примесей и энергетических затрат при помоле.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе получения порошка вольфрама, включающем дробление руды, обогащение, обжиг сырья, измельчение, разложение вольфрамовой кислоты и облучение, операцию облучения осуществляют одновременно с операцией обжига сырья перед измельчением, причем облучение осуществляют гамма-квантами интегральной дозой 1•10⁴ - 1•10⁸ рад.

Механизм разрушения твердого тела под действием облучения непосредственно связан с физическими особенностями структуры на атомно-молекулярном уровне. В рудном концентрате облучение способствует ослаблению связи между зернами, а нагрев стимулирует слияние горючих дефектов друг с другом, образуя зародышевые трещины. По таким микротрещинам разрушение происходит с меньшими затратами энергии при дальнейшем изменении, кроме того, измельченный порошок характеризуется высокой открытой пористостью.

Пример 1 (известный). Вольфрамсодержащую руду дробят на куски, крупные и средние, сортируют их на движущихся плоских транспортерных лентах после промывки рудных кусков, предварительно обогащают в тяжелых суспензиях. В качестве суспензоида используют гранулированный сферический порошок ферросилиция.

Затем руду обжигают в печах при 970 ± 20^oC, а затем измельчают на мельницах в порошок. Полученный порошок руды нагревают в растворе гидроокиси калия и получают вольфрамат.

После конденсации раствор K₂WO₄ кристаллизуют и отделяют.

Затем, соединяя водный раствор K₂WO₄ с раствором соляной кислоты получают вольфрамовую кислоту H₂WO₄ в виде желтого осадка.

Растворяя H₂WO₄ в аммиачной воде, превращают ее в паравольфрамат аммония 5(NH₄)₂O • 12WO₂ • nH₂O, где (n равно 11 или 5), в результате чего образуются конденсированные кристаллы.

Пример 2. Повторяют все операции способа, описанного в примере 1, но в процессе обжига руды при 970 ± 30^oC ее облучают гамма-квантами интегральной дозой 1•10⁴ рад. При этом для измельчения на мельницах значительно снижается давление и сокращается время помола.

Пример 3. Повторяют операции примера 2, но облучение проводят гамма-квантами интегральной дозой 5 • 10⁶ рад.

Пример 4. Повторяют операции примера 2, но облучение проводят гамма-квантами интегральной дозой 1 • 10⁸ рад.

При исследовании порошка концентрация парамагнитных центров составляет следующие значения (см. табл.1)
Дополнительные исследования показали, что облучение гамма-квантами интегральной дозой менее 1 • 10⁴ рад практически незначительно нарушает химические связи, а дозой более 1 • 10⁸ рад приводит к частичному отжигу радиационных дефектов.

При растрескивании частиц исходного сырья происходит раскрепощение примесей и удаление летучих соединений серы и мышьяка из вольфрамового концентрата, о чем свидетельствует табл.2.

Снижение содержания примесей (особенно внедрения) позволяет снизить хрупкость вольфрама в рекристаллизационном состоянии. При этом образуется макрокластерная-сетчатая структура, что обеспечивает высокую прочность изделий. (Эта структура обнаружена путем взрыва фольфрамовой проволоки за счет высоковольтного разряда в вакууме).

Высокая концентрация дефектов кристаллической структуры способствует облегчению процесса измельчения сырья и высокую тонкость помола порошка при меньшей затрате энергии на 10 - 15%.

Изобретение может быть использовано в горнометаллургической промышленности, занимающейся переработкой рудных компонентов вольфрамсодержащих руд и их концентратов при получении порошков металла высокой чистоты. Воздействуя на кинетику разложения сырьевого материала на ранней стадии получения порошка путем увеличения глубины разложения, удается снизить концентрацию примесей и энергетические затраты при поломе. Это достигается введением операции облучения гамма-квантами при обжиге сырья. Способ может найти применение в инструментальной промышленности, при изготовлении режущего инструмента, в электронной технике при производстве вольфрамовой и молибденовой проволоки. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ переработки вольфрамсодержащих руд, включающий разрушение на куски, обогащение, обжиг, измельчение, получение вольфрамовой кислоты с последующим ее разложением до паравольфрамата аммония, отличающийся тем, что перед измельчением одновременно с обжигом сырья осуществляют его облучение. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение осуществляют гамма-квантами интегральной дозой 1 • 10⁴ - 1 • 10⁸ рад.