产吨仲钨酸铵APT工厂设计方案.docx
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产吨仲钨酸铵APT工厂设计方案
江西理工大学
本科毕业设计（论文）
题目：
年产5000吨仲钨酸铵（APT）工厂设计
学院：
冶金与化学工程学院
专业：
冶金工程
班级：
093班
学号：
31
学生：
胡振华
指导教师：
聂华平职称：
教授
时间：
2013年6月10日
江西理工大学
本科毕业设计（论文）任务书
冶金与化学工程学院冶金工程专业
09级（13届）093班胡振华学生
题目：
年产5000吨仲钨酸铵工厂设计
原始依据（包括毕业论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等）毕业设计（论文）是本科培养方案中重要组成部分，是毕业前学生进行全面综合训练，培养创新意识，提高创新能力的一个重要的实践性教案环节。
毕业生本课题通过独立完成冶金工厂设计的综合训练，达到了对工程制图、冶金工艺计算、冶金设备选型与计算等基本技能的掌握，并培养了创新意识，提高了创新能力和工程设计能力。
本设计采用的主要原始资料数据为：
1）黑钨精矿各元素物相组成见下表：
元素
WO3
Mo
As
P
Ca
S
Cu
SiO2
SnO2
H2O
67.860.057
0.13
0.048
0.88
0.510.104.82
0.110.50
2）各元素的物相组成如下：
WO3:
FeWO4、MnWO4、CaWO4（分别占70%，29.5%，
0.5%）
Mo:
MoS2
P:
Ca5（PO4）3F
SiO2:
K（AlSi3O8）、SiO2（分别占60%，40%）
As:
FeAsS
SnO2:
SnO2
Cu:
CuFeS2
Ca:
CaWO4、Ca5（PO4）3F、CaCO3
S:
MoS2、FeAsS2、CuFeS2、FeS2
主要内容和要求：
（包括论文内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：
1、厂址与工艺流程的选择与论证
厂址必须符合有色冶金工厂的基本要求，特别要符合环境保护的要求，工艺流程的选择必须有两种以上工艺方案的对比材料，通过对比和论证做出技术
上可行、经济上合理的结论。
并绘制详细的工艺流程图，对其工艺过程作简要的说明。
2、冶金计算
选择先进的工艺技术条件和合理的经济技术指标、原辅材料的质量标准、
产品方案及质量要求等。
要求计算钨精矿的物相组成、碱分解渣的化学组成与物相组成、全流程有价金属的平衡、全流程的物料平衡。
列出钨精矿的物相组成平衡表、碱分解渣的物相组成表、有价金属及物料的日平衡表和年物料平衡表、原辅材料单耗表。
3、主体设备与辅助设备的设计与选择
以日处理物料量为计算依据，计算设备的容量、负荷，确定设备的尺寸、
规格、型号以满足车间设备负荷的要求。
对主体设备（离子交换柱）的结构加以说明，确定形状和尺寸，最后按工序列出设备明细表。
4、车间配置设计
车间配置设计应符合工艺要求，尽量按工艺过程排列，保持设备之间有一定的通道，符合安全操作要求。
设备配置应充分利用车间地形，以便物料能自流，尽量自动化、机械化。
管道走向合理，距离尽量短。
厂房的结构、尺寸应
按设备尺寸来确定。
要求绘制全流程设备图一张，主体车间设备平面配置图四
张：
其中磨矿工序平面配置图，碱分解工序平面配置图，离子交换工序平面配置图及蒸发结晶、干燥包装工序平面配置图各一张。
5、经济效益估算
较准确地计算原辅材料和化学试剂的用量及费用、厂房及其设备的费用，管理机构及操作工人的编制。
初步估算投资、生产成本等，并对其经济效益进行评估。
6、环境保护设计
对造成环境污染的废渣、废水、废气进行有效处理，达到国家排放标准，并进行相应的设计。
日程安排：
4
月1
日～4月7日
毕业设计任务授受及课堂讲解
4
月8
日～4月29日
冶金计算及主要设备选型计算
图纸绘制：
4
月30日～5月15日
设备连接图
离子交换柱零部件及总装配图
四个车间的平面配置图
5
月16日～5月25日
毕业设计说明书编写
主要参考文献和书目：
[1]李洪桂.稀有金属冶金学[M].北京：
冶金工业出版社，1990.
[2]《稀有金属手册》编辑委员会.稀有金属手册上册.北京：
冶金工业出版社,1992.
[3]张启修，赵秦生.钨钼冶金[M].北京：
冶金工业出版社，2005.
[4]朱屯.萃取与离子交换[M].北京：
冶金工业出版社,2005.
[5]《稀有金属手册》编辑委员会.稀有金属手册下册.北京：
冶金工业出版社,1995.
[6]《有色金属冶炼设备》编委会.湿法冶炼设备（有色金属冶炼设备第二卷）.北京：
冶金工业出版社,1993.
[7]《有色冶金企业总图运输设计参考资料》编写组.有色冶金企业总图运输设计参考资料[M].北京：
冶金工业出版社，1981.
[8]唐谟堂等.湿法冶金设备[M].长沙：
中南大学出版社，2004.
[9]蔡祺风.有色冶金工厂设计基础[M].北京：
冶金工业出版社，1991
[10]崔佳娜.我国钨冶炼工艺技术的发展及比较[J].稀有金属与硬质合金
2004，12：
21～23.
[11]李洪桂，等.适应钨资源形式的变化开拓钨冶金的新工艺
业，1999，14（5～6）：
136～139.
[J].中国钨
[12]夏庆林.白钨矿低压碱分解工业实验与应用[J].中国钨业,2000，4：
7～40.
[13]方奇.苛性钠压煮法分解白钨矿[J].中国钨业,2001，16（5～6）：
80～81.
[14]李洪桂，等.白钨精矿与黑白钨矿混合矿碱分解的方法与设备[J].中国
科学基金,1997，11（3）：
210～212.
指导教师签字：
年月日
教研室主任签字：
年月日
教案院长签字：
年月日
江西理工大学
本科毕业设计（论文）开题报告（综述）
冶金与化学工程学院冶金工程专业2009级（2013届）093班学生胡振华
题目：
年产5000吨仲钨酸铵（APT）工厂设计
本课题来源及研究现状：
我国首创的离子交换法生产仲钨酸铵（APT）技术具有工艺流程短，金属回收率高，辅助材料费用量少，产品质量和环境条件好，操作简单易掌握，生产成本底等优点。
近年来，又在NaOH分解的钨矿，沉淀法除钼，离子交换工艺，结晶母液回收，产品物理性能控制，NH3尾气回收等六个方面取得突出性
的进展，我国钨冶炼离子交换技术已达到世界一流水平。
设计（论文）提纲及进度安排：
（1）设计提纲
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5000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
ABSTRACT
IthasbeenacknowledgedthatChinaiswealthofthetungstenresource,alsoisthefirstcountryoftheproductionandexportingoftungstenallovertheworld.Thetungstenextractivetechnichasaprodigiousdevelopmentnearyears.Thetaskofthisgraduationthesistodesignafactorywhichcanproduce5000tonAPTperyear.Ionexchangetechnigueisadoptedinthedesignment,whichisakindofadvancedtechniqueusedforAPTproductionintheworld.Onthebasisofbasicprocessparametersandnecessaryinformationcollectedingraduationfieldwork.Severalkindsofmetallurgicalcalculation.Themethodshowtodealwiththewastesproducedbythisfactorywerealsointroducedbriefly.Theeconomicvalueoftheconstructionof
thisfactoryhasevaluated.Intheend,severalpiecesofdrawingsofthemain
equipmentsandthedistributionofworkshopsweredrawn.
Keywords:
Tungstensmeltingtechnology。
Ammoniumparatungstate。
Ion
exchangetechnigue。
metallurgicalplantdesign
第一章概述
1.1国内外仲钨酸铵生产工艺评述
1.2生产工艺流程图及流程简述
1.3全流程金属回收率
1.4产品种类及质量要求
1.5各工序主要工艺参数和技术要求
1.6对原辅材料的技术要求
第二章厂区、厂址选择与论证
2.1有色冶金工厂厂址选择的内容
2.2有色冶金工厂厂址选择的基本原则
2.3有色冶金厂厂址选择的特点及要求
2.4厂址的选择应另注意的问题
2.5厂址的对比与论证
第三章冶金计算
3.1钨精矿物相组成计算
3.2钨渣的物相组成和化学成份计算
3.3日、年物料平衡计算
3.4主要原辅材料单耗及费用计算
第四章主要设备选型计算
4.1磨矿工序
4.2碱分解工序
4.3离子交换工序
4.4蒸发结晶工序
4.5干燥包装程序
第五章劳动定员
第六章成本和效益估算
6.1已知条件
6.2成本和效益计算
第七章环境保护
7.1废渣综合治理与利用
7.2废水综合治理与利用
7.3废气综合治理与利用
结束语
参考文献
外文资料
致谢
小论文
（2）设计进度安排
4
月1日～4
月7日
毕业设计任务授受及课堂讲解
4
月8日～4
月29日
冶金计算及主要设备选型计算
图纸绘制：
4
月30日～5月15日
设备连接图
离子交换柱零部件及总装配图
四个车间的平面配置图
5
月16日～5月25日
毕业设计说明书编写
主要参考文献和书目：
[1]李洪桂.稀有金属冶金学[M].北京：
冶金工业出版社，1990.
[2]《稀有金属手册》编辑委员会.稀有金属手册上册.北京：
冶金工业出版社,1992.
[3]张启修，赵秦生.钨钼冶金[M].北京：
冶金工业出版社，2005.
[4]朱屯.萃取与离子交换[M].北京：
冶金工业出版社,2005.
[5]《稀有金属手册》编辑委员会.稀有金属手册下册.北京：
冶金工业出版社,1995.
[6]《有色金属冶炼设备》编委会.湿法冶炼设备（有色金属冶炼设备第二卷）.北京：
冶金工业出版社,1993.
[7]《有色冶金企业总图运输设计参考资料》编写组.有色冶金企业总图运输设计参考资料[M].北京：
冶金工业出版社，1981.
[8]唐谟堂等.湿法冶金设备[M].长沙：
中南大学出版社，2004.
[9]蔡祺风.有色冶金工厂设计基础[M].北京：
冶金工业出版社，1991
[10]崔佳娜.我国钨冶炼工艺技术的发展及比较[J].稀有金属与硬质合金
2004，12：
21～23.
[11]李洪桂，等.适应钨资源形式的变化开拓钨冶金的新工艺
业，1999，14（5～6）：
136～139.
[J].中国钨
[12]夏庆林.白钨矿低压碱分解工业实验与应用[J].中国钨业,2000，4：
7～40.
[13]方奇.苛性钠压煮法分解白钨矿[J].中国钨业,2001，16（5～6）：
80～81.
[14]李洪桂，等.白钨精矿与黑白钨矿混合矿碱分解的方法与设备[J].中国科学基金,1997，11（3）：
210～212.
指导教师审核意见：
教研室主任签字：
年月日
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5000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，如钨精矿、钨渣的物相组成计算，物料平衡计算，主要原辅材料单耗和费用计算，
工厂主要设备选型计算，成本和效益估算，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
ABSTRACT
IthasbeenacknowledgedthatChinaiswealthofthetungstenresource,alsoisthefirstcountryoftheproductionandexportingoftungstenallovertheworld.Thetungstenextractivetechnichasaprodigiousdevelopmentnearyears.Thetaskofthisgraduationthesistodesignafactorywhichcanproduce5000tonAPTperyear.Ionexchangetechnigueisadoptedinthedesignment,whichisakindofadvancedtechniqueusedforAPTproductionintheworld.Onthebasisofbasicprocessparametersandnecessaryinformationcollectedingraduationfieldwork.Severalkindsofmetallurgicalcalculation,suchasthecompositionofthetungstenconcentrationsandthetungstenslags,theequilibrillmoftherawmaterialsandthecostofeachrawmaterial,werecarriedout.Furthermore,thedesignofthemainequipmentsintheworkship,aswellastheestimationofcostandprofits,werecarriedout.Themethodshowtodealwiththewastesproducedbythisfactorywerealsointroducedbriefly.Theeconomicvalueoftheconstructionofthisfactoryhasevaluated.Intheend,severalpiecesofdrawingsofthemainequipmentsandthedistributionofworkshopsweredrawn.
Keywords:
Tungstensmeltingtechnology。
Ammoniumparatungstate。
Ionexchangetechnigue。
metallurgicalplantdesign
第一章概述1
1.1国内外仲钨酸铵生产工艺述1
1.2生产工艺流程图及流程简述9
1.3全流程金属回率11
1.4产品种类及质量求12
1.5各工序主要工艺参数和技术要求14
1.6对原辅材料的技术要求15
第二章厂区、厂址选择与论证16
2.1有色冶金工厂厂址选择的内容
16
2.2
有色冶金工厂厂址选择的基本原则16
2.3
有色冶金厂厂址选择的特点及要求17
2.4
厂址的选择应另注意的问题17
2.5
厂址的对比与论证
17
第三章冶金计算
19
3.1
钨精矿物相组成计算
19
3.2
钨渣的物相组成和化学成份计算23
3.3
日、年物料平衡计算
31
3.4
主要原辅材料单耗及费用计算
40
第四章主要设备选型计算42
4.1
磨矿工序42
4.2
碱分解工序44
4.3
离子交换工序
46
4.4
蒸发结晶工序
49
4.5干燥包装程序50
第五章劳动定员53第六章成本和效益估算54
6.1已知条件54
6.2成本和效益计算54
第七章环境保护55
7.1废渣综合治理与利用
7.2废水综合治理与利用
7.3废气综合治理与利用
55
60
60
结束语62
参考文献
外文资料
63
64
致谢75
小论文76
第一章概述
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。
生产纯三氧化钨或APT的原则流程如
图1-1所示。
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[1～2]。
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粗Na2WO4溶液的净化
根据工业实践积累的经验来看，用酸直接中和Na2WO4溶液所得的钨酸难以
洗涤过滤，且钨酸含钠高。
故工业上实际采用的经典方法仍是先用CaCl2沉淀得
人造白钨，再经酸分解得钨酸。
由于硅、磷、砷等杂质的钙盐会与钨一起进入人造白钨中，在沉淀白钨之前，必须先净化除去硅、磷、砷、钼等杂质。
A净化除硅、磷、砷、氟、锡工业实践中采取如下净化方法：
（1）磷（砷）酸镁盐法。
该方法的特点是：
除磷、砷、硅一次进行，净化过
程中不加入氨和氯化铵。
工艺过程为：
首先将加热至沸腾的Na2WO4溶液在不断
搅拌下加入中和剂（HCl或H2SO4），中和至游离NaOH为（l土0.2）g/l。
中和剂可用稀盐酸（盐酸∶水＝1∶3）或稀硫酸（当净化后接萃取时）成氯气，用氯作
中和剂的优点是Cl
与H0作用首先产生HClO，后再分解得HCl中和溶液，届均
2
2
相反应，故不易造成局部酸度过高。
同时能将
3—
3—
，有利于净
AsO
氧化生成AsO
3
4
化过程。
当用盐酸或硫酸作中和剂时，往往还要加氧化剂使
3—
氧化。
AsO
3
钨矿物原料
碱法处理酸法处理
粗钨酸铵溶液
粗钨酸
HCl、H2SO
4
MgCl2
氨溶净化
除硅、磷、砷
或MgSO、水
稀释
（
4
磷砷渣Al
（SO）
）
2
4
3
溶液（NH4）2WO溶液
阴离子交换
4
硫化剂
树脂吸附
交后液
除钼
钼渣（含硅、磷、砷）
纯Na2WO溶液负钨树脂
萃取
4
CaCl2负载有机钨
淋洗除
沉淀人造白钨
淋洗尾液
人造白钨NH4OHNHCl+NHOH
反萃
4
4
解吸
HCl酸分解
（NH4）2WO4溶液有机相（NH4）2WO4溶液
钨酸NH4OH
煅烧氨溶净化除钼
工业三氧化钨（NH4）2WO4溶液
结晶
仲钨酸铵（APT）结晶母液
图1-1APT生产工艺原则流程
（2）磷（砷）酸铵镁法。
该方法的特点为：
除硅与除磷砷分两步完成。
第一步是在加热煮沸条件下中和除硅,第二步在不加热的情况下除磷砷。
中和后期所用
中和剂为NH4Cl；中和除硅后过滤，滤波再加MgCl2除磷砷；磷（砷）酸铵镁盐沉淀时一般不加热。
镁盐法和铵镁盐法除硅、磷、砷、氟、锡所使用的主要设备为钢制的蒸汽
加热搅拌糟和压滤机，两种方
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