СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОЛЬФРАМА ИЗ ШЕЕЛИТА Российский патент 2014 года по МПК C22B34/36 C22B3/06 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Изобретение относится к области гидрометаллургии и, более конкретно, к способу извлечения вольфрама из шеелита.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Вольфрам известен как «зубы промышленности» и «стратегический металл». Вольфрам включен в стратегические резервы во многих странах и занимает незаменимую стратегическую позицию в связи с низким уровнем мировых запасов и высоким спросом.

[0003] 2/3 суммарных запасов вольфрама в мире присутствуют в виде шеелита. Международный способ переработки шеелита представляет автоклавирование с использованием содового раствора в качестве выщелачивающего реагента. Этот способ обеспечивает устойчивое разложение шеелита и контроль выхода WO₃ в остатке в пределах менее 1%. Однако на практике дозировка реагента избыточно велика, примерно в три раза превышая теоретическую дозировку. В некоторых лабораторных испытаниях практическая дозировка превышала теоретическую даже в 5-6 раз. Кроме того, рабочая температура является очень высокой, около 225°C, а давление устройства составляет 20 атм.

[0004] Поскольку в Китае не была разработана специальная методика для переработки шеелита, для его переработки используется, в частности, способ, предназначенный для переработки вольфрамина, то есть автоклавирование с использованием NaOH в качестве выщелачивающего агента, а производство более 80% паравольфрамата аммония (ПВА) осуществляется в соответствии с данным способом. Этот способ предусматривает использование большого количества NaOH повышенной концентрации при повышенных температуре и давлении, обеспечивающих эффективное разложение шеелита и снижение WO₃ в остатках до 1-3%. Однако данная методика характеризуется повышенным энергопотреблением, высокой себестоимостью продукции и значительным количеством сбрасываемых вод в последующем процессе, что не соответствует развивающимся потребностям в экономии энергии и снижении выбросов углерода.

[0005] Известен способ кислотного разложения, при котором для переработки концентрата шеелита используется главным образом соляная кислота. Термодинамическое исследование подтвердило, что такой способ обладает очень высокой динамикой реакции. Однако при разложении соляной кислотой вольфрамовая кислота покрывает внутренний неразложенный шеелит в форме желтого геля, что приводит к неполному разложению. Кроме того, с применением соляной кислоты связаны серьезные проблемы кислотной коррозии и испарения, обусловливающие плохие условия труда. Наконец после обработки объема остаточного раствора соляной кислоты известью выделяется значительное количество образующегося раствора CaCl₂. С учетом перечисленных недостатков данный способ был забракован.

[0006] В связи с тем, что вольфрам в сочетании с фосфором, мышьяком, кремнием и другими примесями может образовывать растворимую гетерополикислоту (например, [PW₁₂O₄₀]^3-) с соотношением содержания примесей по отношению к вольфраму 1:6-1:12, в процессе разложения соляной кислотой даже малое количество фосфора может привести к потере значительного количества вольфрама вследствие его перехода в выщелачивающий раствор, так что разложение соляной кислотой применяется главным образом для переработки концентрата шеелита высокой степени чистоты (который должен обладать очень низким содержанием фосфора, мышьяка и других примесей). Однако это дает основания полагать, что намеренное добавление малого количества ортофосфорной кислоты в ходе процесса выщелачивания должно вызвать переход вольфрама в раствор в форме растворимой фосфорновольфрамовой гетерополикислоты, обеспечивая возможность решения проблемы покрытия вольфрамовой кислоты при разложении соляной кислотой. Тем не менее исследование (Лю Ю, Лю Ци, Лю Тайцзун, Ю Даюэ. «Кинетические исследования комплексообразования и выщелачивания некоторых концентратов шеелита соляной кислотой. Редкие металлы и цементированный карбид» 1989, 2: 10-16) показало, что присутствие желтой вольфрамовой кислоты все равно сохраняется, так что необходим высокий коэффициент избытка и чем больше используется фосфора, тем выше становится скорость выщелачивания. Вместе с тем, проблемы коррозии и испарения соляной кислоты все также присутствуют, в связи с чем данное исследование не нашло применения в промышленности.

[0007] Для решения проблем коррозии и испарения соляной кислоты в вышеуказанном способе, а также для реализации выщелачивания вольфрама в форме растворимой фосфорновольфрамовой гетерополикислоты в качестве замены соляной кислоты рассматривается серная кислота. Однако при повышенном содержании серной кислоты перенасыщенный гипс быстро становится центром кристаллизации, вокруг которого происходит формирование большого количества мелкозернистых кристаллов, что приводит к образованию защитного покрытия и ухудшению эффекта разложения. В патенте США №4168296 предлагается способ выщелачивания шеелита серной кислотой, в ходе кислотного разложения выполняется добавление ортофосфорной кислоты, фосфата кальция или фосфорита для введения фосфора в качестве комплексообразующего реагента для вольфрама, однако при этом также необходимо определенное количество NaCl для улучшения разложения. В соответствии с данным патентом для разложения 100 г вольфрамовой руды с концентрацией WO₃ 29,6%, для приготовления выщелачивающего раствора добавляются 80 г серной кислоты и 300 мл воды, чтобы концентрация серной кислоты в растворе составляла 241,5 г/л, далее к концентрированному раствору серной кислоты добавляются 4 г NaCl. После этого HCl в концентрированном растворе серной кислоты проявляет высокую активность, которая эквивалентна повышенной концентрации соляной кислоты, в связи с чем снова возникают проблемы с испарением и коррозией Cl^-. Добавляется 4 г фосфорита для образования ортофосфорной кислоты и связывания вольфрама в комплекс. Аналогично фосфорит рассчитывается как чистый Са₅(PO₄)₃F, после полного разложения содержание P₂O₅ в растворе составляет всего 0,3%; тем не менее, как описано выше, при небольшой дозировке ортофосфорной кислоты легко образуется осадок вольфрамовой кислоты и защитное покрытие из гипса и вольфрамовой кислоты в значительной степени препятствует разложению. Таким образом, для достижения высокой степени разложения требуется трехэтапное кислотное выщелачивание.

[0008] На данный момент X. Разавизадех осуществил эксперименты, непосредственно связанные с вышеуказанным патентом («Производство вольфрама посредством выщелачивания шеелита серной кислотой. Минеральная и металлургическая переработка.» 2006, 23(2): 67-72) и установил, что только при добавлении NaCl возможно достижение хорошего выщелачивающего эффекта. При переработке концентрата шеелита с содержанием WO₃ 74,7% степень разложения составляет приблизительно 96%, а содержание WO₃ в остатке - около 5%; при переработке концентрата шеелита с концентрацией WO₃ 59% степень разложения составляет приблизительно 62%, однако содержанием WO₃ в остатке достигает 20%. Кроме того, в соответствии со способом вышеуказанного патента нами были выполнены испытания концентрата шеелита с различными уровнями чистоты из различных районов, и было установлено, что степень разложения первого этапа выщелачивания составляет 70-80%, при этом фильтрация была крайне затруднена. Кроме того, наш эксперимент подтвердил, что лишь при выполнении трехэтапного выщелачивания и перемалывания остатка от каждого процесса выщелачивания возможно достижение степени разложения 97-98%.

[0009] Принцип действия NaCl, как рассмотрено в «Образовании центров кристаллизации двуводного сульфата кальция в присутствии солей кальция и хлорида натрия». Инд. хим. техн. иссл. 2001, 40, 2335-2339 заключается в том, что хлорид-ионы могут существенно увеличить период ингибирования кристаллов сульфата кальция, таким образом предотвращая образование центров кристаллизации сульфата кальция. В определенной степени образование крупных кристаллов является полезным, поскольку оно предотвращает образование покрытия из продуктов вокруг минералов, препятствующего разложению. Однако в действительности добавление NaCl не может обеспечить достижение идеального результата разложения и приводит к таким проблемам как коррозия устройства и испарение HCl. Кроме того, оно не позволяет решить проблему покрытия вольфрамовой кислоты.

[0010] Применение раствора ортофосфорной кислоты с повышенной концентрацией (концентрация P₂O₅ - 15-35%) для разложения шеелита может значительно улучшить скорость образования растворимой фосфорновольфрамовой кислоты, предотвращая образования покрытия осажденной вольфрамовой кислоты, как показано в уравнении (1):

$$12CaW{O}_4+25H_{3}P{O}_4=12Ca{\left(H_{2}P{O}_4\right)}_2\cdot H_{2}O+H_3\left[P{W}_{12}{O}_{40}\right]+11H_{2}O\left(\text{1}\right)$$

Кроме того, ортофосфорная кислота обладает низким коррозионным действием и не вызывает проблем с испарением, как соляная кислота.

[0011] Однако ортофосфорная кислота имеет высокую себестоимость, а большое количество фосфора присутствует в форме Са(H₂PO₄)₂·H₂O, обусловливая возникновение сложностей в осуществлении дальнейших реакций. Таким образом, в процессе разложения может быть добавлено определенное количество H₂SO₄ для реагирования с образующимся Са(H₂PO₄)₂·H₂O и последующим окончательным осаждением кальция в форме сульфата кальция и повторным образованием ортофосфорной кислоты, обусловливая таким образом снижение потребления ортофосфорной кислоты. Уравнение разложения (2) выглядит следующим образом:

$$Ca{\left(H_{2}P{O}_4\right)}_2\cdot H_{2}O+H_{2}S{O}_4\to CaS{O}_4\cdot n{H}_{2}O+H_{3}P{O}_4\left(\text{2}\right)$$

[0012] Суммарное уравнение разложения выглядит следующим образом:

$$12CaW{O}_4+H_{3}P{O}_4+12H_{2}S{O}_4+12n{H}_{2}O=12CaS{O}_4\cdot n{H}_{2}O+H_3\left[P{W}_{12}{O}_{40}\right]+12H_{2}O\left(\text{3}\right)$$

[0013] Кроме того, раствор ортофосфорной кислоты с повышенной концентрацией может обеспечивать эффективное снижение степени перенасыщения сульфата кальция в процессе разложения вольфрамовой руды. Это связано с тем, что ортофосфорная кислота может связывать в комплексы ионы кальция, в связи с чем растворимость сульфата кальция повышается по мере возрастания концентрации ортофосфорной кислоты и достигает максимального значения при 20% P₂O₅ по массе. Растворимость сульфата кальция при температуре 80°C в 5-7 раз выше растворимости при отсутствии ортофосфорной кислоты. Даже по достижении 40% P₂O₅ растворимость сульфата кальция в 3-5 раз выше, чем при отсутствии ортофосфорной кислоты. Возможность образования центров кристаллизации сульфата кальция снижается. Таким образом, облегчается образование крупных кристаллов и предотвращается уплотнение сульфата кальция, обусловливая повышение эффективности выщелачивания.

[0014] В связи с этим сформирована стратегия применения ортофосфорной кислоты повышенной концентрации для разложения шеелита с добавлением определенного количества серной кислоты для повторного образования ортофосфорной кислоты, за счет которого возможно решение не только таких проблем, как образование покрытия вольфрамовой кислоты и переход вольфрама в форму фосфорновольфрамовой кислоты, но и предотвращение уплотнения сульфата кальция, и с высокой эффективностью достигается цель разложения шеелита. Кроме того, исследования показали, что растворимость фосфорновольфрамовой кислоты в значительной степени зависит от концентраций ортофосфорной кислоты, серной кислоты и температуры реакции. Эта характеристика пролила свет на извлечение фосфорновольфрамовой кислоты из выщелачивающего реагента (например, в системе при P₂O₅ 20 масс.% от концентрации ортофосфорной кислоты взаимоотношение растворимости фосфорновольфрамовой кислоты, концентрации серной кислоты и температуры приведено на ФИГ.1, (образующиеся кристаллы приведены на ФИГ.2). То есть при условии повышения концентрации кислоты возможна кристаллизация фосфорновольфрамовой кислоты из щелока посредством кристаллизации охлаждением или концентрационной кристаллизации с отделением вольфрама от щелока. Этот способ может существенно упростить технологический процесс. Далее в остаточный раствор добавляется выщелачивающий реагент до первоначального уровня для осуществления следующего этапа выщелачивания.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Цель настоящего изобретения заключается в предложении способа извлечения вольфрама из шеелита, не содержащего загрязнений, с низкими затратами, низким уровнем энергопотребления, удобством реализации и высокой эффективностью.

[0016] Для достижения вышеуказанной цели в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения предлагается способ извлечения вольфрама из шеелита, включающий:

[0017] 1) добавление в реактор разложения кислотной смеси, включающей 150-500 г/л серной кислоты H₂SO₄ и 15-35 масс.% ортофосфорной кислоты P₂O₅;

[0018] 2) нагрев реактора разложения до температуры 70-100°C; добавление шеелита в реактор разложения и контроль соотношения жидкой и твердой фаз на уровне 3:1-8:1 л/кг; выдержку реакции в течение 1-6 ч и фильтрацию для получения фильтрата;

[0019] 3) добавление в фильтрат серной кислоты, потребляемой в реакции;

[0020] 4) кристаллизацию фильтрата для получения кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты и остаточного раствора;

[0021] 5) растворение кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты в воде для получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты;

[0022] 6) преобразование раствора фосфорновольфрамовой кислоты в раствор вольфрамата аммония для приготовления паравольфрамата аммония (ПВА); и

[0023] 7) добавление в остаточный раствор ортофосфорной кислоты и воды до первоначального уровня и возврат остаточного раствора в процесс выщелачивания руды.

[0024] Шеелит может содержать 10-75 масс.% WO₃ и иметь размер зерна до 150 мкм включительно.

[0025] Получение кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты осуществляется с применением процесса кристаллизации охлаждением за счет охлаждения фильтрата до 30-50°C, либо с применением процесса концентрационной кристаллизации за счет концентрации фильтрата до 1/3-4/5 от первоначального объема и фильтрации.

[0026] Раствор фосфорновольфрамовой кислоты, полученный при растворении кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты, содержит 350-500 г/л WO₃; раствор фосфорновольфрамовой кислоты преобразуется в раствор вольфрамата аммония, содержащий 200-300 г/л WO₃ за счет аммония, ионного обмена или жидкостной экстракции.

[0027] Преимущества изобретения кратко сформулированы ниже

[0028] Способ не выдвигает строгих требований к содержанию фосфора в шеелите, так что процесс устранения фосфора при обогащении руды не является необходимым, обусловливая таким образом экономию реагентов при устранении фосфора и снижение потерь вольфрама.

[0029] Ортофосфорная кислота с повышенной концентрацией может обеспечивать эффективное снижение степени перенасыщения сульфата кальция в процессе разложения вольфрамовой руды. Это связано с тем, что ортофосфорная кислота может связывать в комплексы ионы кальция, в связи с чем растворимость сульфата кальция повышается по мере возрастания концентрации ортофосфорной кислоты, и возможность образования центров кристаллизации сульфата кальция снижается. Таким образом, облегчается образование крупных кристаллов и одновременно предотвращается уплотнение сульфата кальция, обусловливая эффективное выщелачивание шеелита. Данный способ обеспечивает экономию ресурсов и энергии и обусловливает степень декомпозиции, превышающую 99%.

[0030] В системе выщелачивания, включающей повышенные концентрации ортофосфорной и серной кислот, растворимость образующейся фосфорновольфрамовой кислоты колеблется в соответствии с изменением концентрации серной кислоты и температуры, и соответственно для реализации извлечения вольфрама может быть осуществлен процесс кристаллизации охлаждением или процесс концентрационной кристаллизации.

[0031] В данном способе устранены значительные проблемы коррозии Cl^- и испарения HCl в процессе традиционного кислотного разложения.

[0032] Способ реализует рециркуляцию ортофосфорной кислоты и серной кислоты в ходе техпроцесса, потери P₂O₅ могут быть снижены до уровня ниже 5%; и потребление серной кислоты равно теоретическому потреблению кальция в руде, что существенно снижает затраты на выщелачивание и количество сбрасываемых вод.

[0033] Способ обеспечивает краткость процесса, удобство реализации и простоту внедрения в промышленных масштабах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0034] ФИГ.1 представляет кривую зависимости между растворимостью фосфорновольфрамовой кислоты и концентрацией и температурой серной кислоты;

[0035] ФИГ.2 представляет рентгенодифрактограмму кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты;

[0036] ФИГ.3 представляет блок-схему способа извлечения вольфрама из шеелита в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;

[0037] ФИГ.4 представляет рентгенодифрактограмму остатка после разложения в соответствии с примером 1;

[0038] ФИГ.5 представляет изображение в растровом электронном микроскопе (РЭМ) остатка после разложения в соответствии с примером 1;

[0039] ФИГ.6 представляет рентгенодифрактограмму остатка после разложения в соответствии со сравнительным примером 1;

[0040] ФИГ.7 представляет изображение в РЭМ остатка после разложения в соответствии со сравнительным примером 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0041] Для дальнейшего пояснения изобретения ниже приведены эксперименты с подробным описанием способа для извлечения вольфрама из шеелита. Следует отметить, что следующие примеры предназначены для описания и не ограничивают изобретение.

Пример 1

[0042] Ортофосфорная кислота с повышенной концентрацией может обеспечивать эффективное снижение степени перенасыщения сульфата кальция в процессе разложения вольфрамовой руды. Это связано с тем, что ортофосфорная кислота может связывать в комплексы ионы кальция, в связи с чем растворимость сульфата кальция повышается по мере возрастания концентрации ортофосфорной кислоты, и возможность образования центров кристаллизации сульфата кальция снижается. Таким образом, облегчается образование крупных кристаллов и предотвращается уплотнение сульфата кальция, обусловливая повышение эффективности выщелачивания. Были выполнены следующие эксперименты:

[0043] 1 кг шеелита с содержанием WO₃ 70,6 масс.% был помещен в реактор разложения. Далее был приготовлен раствор ортофосфорной кислоты с содержанием P₂O₅ масс. 20%. Добавили серную кислоту и смешали с раствором ортофосфорной кислоты для получения раствора кислотной смеси; концентрация H₂SO₄ регулировалась на уровне 150 г/л. Далее раствор кислотной смеси был добавлен в реактор разложения, контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 5:1 л/кг, осуществили реакцию при температуре 90°C в течение 6 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 99,3%. Рентгенодифрактограмма и изображение РЭМ остатка соответственно показаны на ФИГ.4 и 5.

Сравнительный пример 1

[0044] Был выполнен следующий эксперимент с применением низкой концентрации ортофосфорной кислоты:

[0045] 1 кг шеелита с содержанием WO₃ 70,6 масс.% поместили в реактор разложения. Далее был приготовлен раствор ортофосфорной кислоты с содержанием P₂O₅ 5 масс.%. Добавили серную кислоту и смешали с раствором ортофосфорной кислоты для получения раствора кислотной смеси; концентрацию H₂SO₄ регулировали на уровне 150 г/л. Далее раствор кислотной смеси был добавлен в реактор разложения, контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 5:1 л/кг, осуществили реакцию при температуре 90°C в течение 6 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 87,6%. Рентгенодифрактограмма и изображение РЭМ остатка соответственно показаны на ФИГ.6 и 7.

Пример 2

[0046] 1 кг шеелита с содержанием WO₃ 70,6 масс.% поместили в реактор разложения. Приготовили раствор ортофосфорной кислоты с содержанием P₂O₅ 20 масс.%, добавили серную кислоту и смешали с раствором ортофосфорной кислоты для получения раствора кислотной смеси; концентрация H₂SO₄ регулировалась на уровне 150 г/л. Далее раствор кислотной смеси был добавлен в реактор разложения, контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 6:1 л/кг, и была осуществлена реакция при температуре 80°C в течение 6 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 99,2%. После реакции был выполнен процесс фильтрации, в результате которого был получен фильтрат. Фильтрат был сконденсирован до объема, равного 1/3 первоначального объема, с применением конденсационной кристаллизации после пополнения потребленного объема серной кислоты. При таком условии степень кристаллизации фосфорновольфрамовой кислоты составила 85,3%. После второй фильтрации был получен остаточный раствор; после пополнения ортофосфорной кислоты и воды до первоначального уровня остаточный раствор был возвращен в процесс выщелачивания руды. Кристаллы фосфорновольфрамовой кислоты были растворены в воде для получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты, содержащей 489,3 г/л WO₃, в который затем был добавлен раствор аммония для получения раствора вольфрамата аммония, содержащего 250,6 г/л WO₃.

Пример 3

[0047] 1 кг шеелита с содержанием WO₃ 70,6 масс.% поместили в реактор разложения. Приготовили раствор ортофосфорной кислоты с содержанием P₂O₅ 15% по массе, добавили серную кислоту и смешали с раствором ортофосфорной кислоты для получения раствора кислотной смеси, концентрация H₂SO₄ регулировалась на уровне 300 г/л. Далее раствор кислотной смеси был добавлен в реактор разложения, контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 4:1 л/кг, осуществили реакцию при температуре 90°C в течение 4 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 99,5%. После реакции выполнили процесс фильтрации, в результате которого был получен фильтрат. Фильтрат был охлажден до температуры 30°C после пополнения потребленного объема серной кислоты. При таком условии степень кристаллизации фосфорновольфрамовой кислоты составила 82,1%. После второй фильтрации был получен остаточный раствор; после пополнения ортофосфорной кислоты и воды до первоначального уровня остаточный раствор был возвращен в процесс выщелачивания руды. Кристаллы фосфорновольфрамовой кислоты были растворены в воде для получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты, содержащей 396,7 г/л WO₃, в который затем был добавлен раствор аммония для получения раствора вольфрамата аммония, содержащего 262,3 г/л WO₃.

Пример 4

[0048] 1 кг шеелита с содержанием WO₃ 70,6 масс.% поместили в реактор разложения. Приготовили раствор ортофосфорной кислоты с содержанием P₂O₅ 35 масс.%, добавили серную кислоту и смешали с раствором ортофосфорной кислоты для получения раствора кислотной смеси, концентрацию H₂SO₄ регулировали на уровне 200 г/л. Далее раствор кислотной смеси был добавлен в реактор разложения, контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 3:1 л/кг, реакция была осуществлена при температуре 70°C в течение 5 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 99,0%. После реакции был выполнен процесс фильтрации, в результате которого был получен фильтрат. После пополнения объема потребленной серной кислоты фильтрат был подвергнут конденсации до объема, равного 4/5 от первоначального объема, с применением конденсационной кристаллизации. При таком условии степень кристаллизации фосфорновольфрамовой кислоты составила 81,7%. После второй фильтрации был получен остаточный раствор; после пополнения ортофосфорной кислоты и воды до первоначального уровня остаточный раствор был возвращен в процесс выщелачивания руды. Кристаллы фосфорновольфрамовой кислоты растворили в воде для получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты, содержащей 358,4 г/л WO₃. Для адсорбции вольфрама из раствора фосфорновольфрамовой кислоты была добавлена смола D301, степень адсорбции вольфрама составила 99,1%. После десорбции раствором аммония был получен раствор вольфрамата аммония, содержащий 209,3 г/л WO₃; раствор после ионного обмена был использован для растворения кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты.

Пример 5

[0049] 1 кг шеелита с содержанием WO₃ 65,7 масс.% поместили в реактор разложения. Приготовили раствор ортофосфорной кислоты с содержанием P₂O₅ 35 масс.%, добавили серную кислоту и смешали с раствором ортофосфорной кислоты для получения раствора кислотной смеси, концентрацию H₂SO₄ регулировали на уровне 500 г/л. Далее раствор кислотной смеси был добавлен в реактор разложения, контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 8:1 л/кг, реакция была осуществлена при температуре 90°C в течение 1 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 99,0%. После реакции был выполнен процесс фильтрации, в результате которого был получен фильтрат. Фильтрат охладили до температуры 50°C после пополнения потребленного объема серной кислоты. При таком условии степень кристаллизации фосфорновольфрамовой кислоты составила 62,7%. После второй фильтрации был получен остаточный раствор; после пополнения ортофосфорной кислоты и воды до первоначального уровня остаточный раствор возвратили в процесс выщелачивания руды. Кристаллы фосфорновольфрамовой кислоты были растворены в воде для получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты, содержащей 404,1 г/л WO₃, в который затем был добавлен раствор аммония для получения раствора вольфрамата аммония, содержащего 228,7 г/л WO₃.

Пример 6

[0050] 1 кг шеелита с содержанием WO₃ 65,7 масс.% поместили в реактор разложения. Приготовили раствор ортофосфорной кислоты с содержанием P₂O₅ 25 масс.%, добавили серную кислоту и смешали с раствором ортофосфорной кислоты для получения раствора кислотной смеси, концентрацию H₂SO₄ регулировали на уровне 250 г/л. Далее раствор кислотной смеси был добавлен в реактор разложения, контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 4:1 л/кг, реакция была осуществлена при температуре 100°C в течение 3 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 99,3%. После реакции был выполнен процесс фильтрации, в результате которого был получен фильтрат. Фильтрат был охлажден до температуры 40°C после пополнения потребленного объема серной кислоты. При таком условии степень кристаллизации фосфорновольфрамовой кислоты составила 67,1%. Кристаллы фосфорновольфрамовой кислоты были растворены в воде для получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты, содержащей 425,8 г/л WO₃, в который затем был добавлен раствор аммония для получения раствора вольфрамата аммония, содержащего 231,4 г/л WO₃.

Пример 7

[0051] Остаточный раствор был получен после кристаллизации согласно примеру 6. После пополнения серной кислоты, раствора ортофосфорной кислоты и воды до получения раствора с содержанием P₂O₅ 25 масс.% и концентрацией H₂SO₄ 250 г/л остаточный раствор был использован для разложения 1 кг шеелита, содержащего 65,7 масс.% WO₃. Контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 4:1 л/кг, реакция была осуществлена при температуре 100°C в течение 3 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 99,2%. После реакции был выполнен процесс фильтрации, в результате которого был получен фильтрат. Фильтрат был сконденсирован до объема, равного 1/2 первоначального объема, с применением конденсационной кристаллизации после пополнения потребленного объема серной кислоты. При таком условии степень кристаллизации фосфорновольфрамовой кислоты составила 86,4%. После следующей фильтрации был получен новый остаточный раствор; после пополнения ортофосфорной кислоты и воды до первоначального уровня новый остаточный раствор был возвращен в процесс выщелачивания руды. Кристаллы фосфорновольфрамовой кислоты были растворены в воде для получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты, содержащей 367,3 г/л WO₃, в который затем был добавлен раствор аммония для получения раствора вольфрамата аммония, содержащего 253,8 г/л WO₃, 2,4 г/л Р и 25,6 г/л SO₄ ^2-. Для устранения примесей был использован способ с применением соли магния и аммония. В раствор MgCl₂, содержащий 200 г/л MgCl₂, был добавлен Mg и Р с молярным соотношением Mg к Р 1,2, реакция поддерживалась на протяжении 30 мин при комнатной температуре, затем была осуществлена фильтрация, после чего степень устранения фосфора составила 99,9%, а потери вольфрама составили всего 0,05% по массе. Мо был удален в соответствии со способом, описанным в патенте №97108113.1, а последующий раствор был кристаллизован выпариванием для получения кристаллов паравольфрамата аммония (ПВА). Степень кристаллизации ПВА составила 94,5%. Результаты анализа продуктов представлены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты анализа ПВА со степенью кристаллизации 94,5% по массе Элемент Содержание (% по массе) Элемент Содержание (% по массе) Элемент Содержание (% по массе) Р 0,00043 Mg 0,0007 Bi 0,0001 К <0,001 Ni 0,0005 Sn 0,0001 Na 0,001 Ti 0,0005 Sb 0,0002 Мо 0,0034 V 0,0005 Cu 0,0001 Al 0,0005 Co 0,0005 Ca 0,0005 Si 0,0005 Cd - Cr 0,0010 Mn 0,0005 Pb 0,0001 As 0,0007

Пример 8

[0052] 1 кг шеелита с содержанием WO₃ 45,9 масс.% поместили в реактор разложения. Приготовили раствор ортофосфорной кислоты с содержанием P₂O₅ 35 масс.%, добавили серную кислоту и смешали с раствором ортофосфорной кислоты для получения раствора кислотной смеси, концентрацию H₂SO₄ регулировали на уровне 300 г/л. Далее раствор кислотной смеси был добавлен в реактор разложения, контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 5:1 л/кг, реакция была осуществлена при температуре 90°C в течение 6 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 99,0%. После реакции был выполнен процесс фильтрации, в результате которого был получен фильтрат. Фильтрат был сконденсирован до объема, равного 2/3 первоначального объема, с применением конденсационной кристаллизации после пополнения потребленного объема серной кислоты. При таком условии степень кристаллизации фосфорновольфрамовой кислоты составила 84,7%. После второй фильтрации был получен остаточный раствор; после пополнения ортофосфорной кислоты и воды до первоначального уровня остаточный раствор был возвращен в процесс выщелачивания руды. Кристаллы фосфорновольфрамовой кислоты были растворены в воде для получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты, содержащей 376,8 г/л WO₃, который затем был экстрагирован с применением первичного амина в качестве экстрагента, а степень извлечения вольфрама составила 98,8%. Далее для отгонки был использован раствор аммония с получением раствора вольфрамата аммония, содержащего 205,2 г/л WO₃. Раствор после извлечения был использован для растворения кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты.

Пример 9

[0053] 1 кг шеелита с содержанием WO₃ 30,4 масс.% поместили в реактор разложения. Приготовили раствор ортофосфорной кислоты с содержанием P₂O₅ 25 масс.%, добавили серную кислоту и смешали с раствором ортофосфорной кислоты для получения раствора кислотной смеси, концентрацию H₂SO₄ регулировали на уровне 500 г/л. Далее раствор кислотной смеси был добавлен в реактор разложения, контроль соотношения жидкой и твердой фаз осуществлялся на уровне 3:1 л/кг, реакция была осуществлена при температуре 90°C в течение 4 ч. Степень выщелачивания вольфрама составила 98,9%. После реакции был выполнен процесс фильтрации, в результате которого был получен фильтрат. Фильтрат был сконденсирован до объема, равного 1/3 первоначального объема, с применением конденсационной кристаллизации после пополнения потребленного объема серной кислоты. При таком условии степень кристаллизации фосфорновольфрамовой кислоты составила 72,9%. После второй фильтрации был получен остаточный раствор; после пополнения ортофосфорной кислоты и воды до первоначального уровня остаточный раствор был возвращен в процесс выщелачивания руды. Кристаллы фосфорновольфрамовой кислоты были растворены в воде для получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты, содержащей 364,7 г/л WO₃, в который затем был добавлен раствор аммония для получения раствора вольфрамата аммония, содержащего 225,1 г/л WO₃.

Предложен способ для извлечения вольфрама из шеелита. Осуществляют введение кислотной смеси, содержащей серную кислоту и ортофосфорную кислоту, в реактор разложения, нагрев до 70-100°C и добавление шеелита при контроле соотношения жидкой и твердой фаз на уровне 3:1-8:1 л/кг. Затем после 1-6 ч реакции проводят фильтрацию и кристаллизацию полученного фильтрата, который компенсируется серной кислотой, потребленной в реакции для получения кристалла фосфорновольфрамовой кислоты и остаточного раствора. Далее проводят растворение кристалла фосфорновольфрамовой кислоты в воде и ее преобразование в раствор вольфрамата аммония, содержащий 200-300 г/л WO₃. Этот раствор используется для приготовления паравольфрамата аммония. Остаточный раствор после компенсации ортофосфорной кислотой и водой до первоначального уровня направляют на выщелачивание шеелита. Техническим результатом является экономия затрат и снижение потерь вольфрама. 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 9 пр.

1. Способ извлечения вольфрама из шеелита, включающий следующие этапы:
1) добавление в реактор разложения кислотной смеси, содержащей 150-500 г/л серной кислоты (H₂SO₄) и 15-35 мас.% ортофосфорной кислоты (P₂O₅),
2) нагрев реактора разложения до температуры 70-100°C; добавление шеелита в реактор разложения при контролировании соотношения жидкой и твердой фаз на уровне 3:1-8:1 л/кг, выдержку реакции в течение 1-6 ч и фильтрацию для получения фильтрата,
3) добавление в фильтрат серной кислоты, потребляемой в реакции,
4) кристаллизацию фильтрата до получения кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты и остаточного раствора,
5) растворение кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты в воде до получения раствора фосфорновольфрамовой кислоты,
6) преобразование раствора фосфорновольфрамовой кислоты в раствор вольфрамата аммония для приготовления паравольфрамата аммония (ПВА) и
7) добавление в остаточный раствор ортофосфорной кислоты и воды до первоначального уровня и возврат остаточного раствора в процесс выщелачивания руды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шеелит содержит 10-75 мас.% WO₃ и имеет размер зерна до 150 мкм включительно.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты осуществляют кристаллизацией охлаждением фильтрата до 30-50°C и фильтрации или концентрационной кристаллизацией за счет концентрации фильтрата до 1/3-4/5 от первоначального объема и фильтрации.

4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что раствор фосфорновольфрамовой кислоты, полученный при растворении кристаллов фосфорновольфрамовой кислоты, содержит 350-500 г/л WO₃, и раствор фосфорновольфрамовой кислоты преобразуют в раствор вольфрамата аммония, содержащий 200-300 г/л WO_3, за счет добавления аммония, ионного обмена или жидкостной экстракции.