一種鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，屬于鎢的提純技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法首先將鎢廢料磨細，備用；將磨細后的鎢廢料與固體強氧化劑混合均勻，然后進行焙燒，焙燒后的物料用去離子水進行浸出，浸出后得到鎢酸鈉溶液和未溶含鎢廢料；過濾后得到鎢酸鈉溶液和未溶含鎢廢料。本發(fā)明所述方法采用固體強氧化劑對鎢合金廢料進行溶解，溶解后得到的鎢酸鈉存在于堿性條件中是較為穩(wěn)定的，并且使用固體強氧化劑溶解鎢合金廢料反應(yīng)過程比較溫和、危險性小、易操作。
【專利說明】
一種鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鎢的提純技術(shù)，具體涉及一種鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，方便后 續(xù)的回收提純過程。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎢是金屬元素中熔點最高、線膨脹系數(shù)和蒸汽壓最低的元素，也是密度最高的金 屬元素之一。鎢具有優(yōu)異的高溫力學性能，非常高的壓縮模量與彈性模量，優(yōu)異的抗高溫蠕 變性能，高的電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率以及非常高的電子發(fā)射系數(shù)等一系列獨特性能，因而被廣泛 應(yīng)用于民用、工業(yè)、軍工等各個領(lǐng)域。鎢是一種非常重要的戰(zhàn)略金屬，被譽為"工業(yè)牙齒"。由 于鎢在全球儲量少、需求強勁，因而在許多國家被列入戰(zhàn)略儲備清單，其戰(zhàn)略地位十分突 出。但是隨著鎢生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，中國的鎢礦物資源儲量日見消減，所以回收鎢二次資源將 成為重要的鎢獲取手段。
[0003] 高溫電爐中常用鎢棒材作為加熱元件。由于鎢的脆性極大，所以鎢棒材通常由鎢 粉經(jīng)粉末冶金過程制備得到的；但是由于鎢的脆性極大，導(dǎo)致斷裂后的鎢棒材無法通過機 械加工重新投入使用，而必須將廢舊的鎢棒材通過粉末冶金過程重新制備為鎢棒材才能重 新投入使用。
[0004] 鎢廢料是重要的鎢提取二次資源，工業(yè)上常采用氫氧化鈉浸出法及蘇打高壓浸出 法從鎢廢料中浸出鎢獲取堿性鎢酸鈉溶液，但是這兩種方法通常針對鎢以化合物形式存在 的鎢廢料，而對于鎢以單質(zhì)形式存在的鎢棒材廢料處理效果則較差，且目前針對鎢單質(zhì)廢 料的處理方法極少。
[0005] 本發(fā)明前期嘗試使用鹽酸、硝酸、硫酸及王水在加熱條件下對該類鎢大部分以單 質(zhì)形式存在的鎢廢料進行處理，但均未得到明顯效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明在于提供一種溶解鎢廢料的方法，該方法溫和、危險性小、成本低、易操作， 用以解決鎢廢料回收提純過程中原料難以溶解的技術(shù)問題，所述方法具體包括以下步驟： (1)將鎢廢料磨細，備用;將鎢廢料磨細的方法為常規(guī)方法，可以采用球磨機進行球磨 處理。
[0007] (2)將磨細后的鎢廢料與固體強氧化劑混合均勻，然后進行焙燒，焙燒后的物料研 磨（100~200目）后用去離子水進行浸出，浸出后得到鎢酸鈉溶液和未溶含鎢廢料;過濾后 得到鎢酸鈉溶液和未溶含鎢廢料;未溶物烘干后稱重 優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(1)中磨細后的鎢廢料的粒度為100~200目。
[0008] 優(yōu)選的，本發(fā)明所述固體強氧化劑為過氧化鈉、硝酸鈉中的一種或兩種的混合物， 固體強氧化劑過量以保證反應(yīng)完全。
[0009] 進一步優(yōu)選的，當所述固體強氧化劑為過氧化鈉時，鎢廢料與過氧化鈉的質(zhì)量比 為1:(2.5~4);所述固體強氧化劑為硝酸鈉時，鎢廢料與硝酸鈉的質(zhì)量比為1:(2.5~4);所述 固體強氧化劑為過氧化鈉和硝酸鈉的混合物時，鎢廢料、過氧化鈉和硝酸鈉的質(zhì)量比為I: (1-3):(1-1.5)0
[0010] 優(yōu)選的，本發(fā)明所述步驟(2)中焙燒過程的溫度為500~650°C，升溫速率為2.5~10 °C /min，保溫時間為3~6小時。
[0011]優(yōu)選的，按10~40g/L的比例在媽酸鈉溶液中加入氫氧化鈉維持堿度，有利于媽酸 鈉的穩(wěn)定存在。
[0012] 本發(fā)明所述鎢廢料為鎢粉末冶金過程中產(chǎn)生的廢料及斷裂后的鎢加熱元件，廢料 中金屬鎢含量為20%~100%，其余為雜質(zhì)（例如鐵、鋁）。
[0013] 步驟(3)得到的未溶鎢廢料加入稀鹽酸(濃鹽酸與去離子水按體積比1:3配制）加 熱并充分攪拌，以除去不銹鋼坩堝被侵蝕后生成的氫氧化鐵及其他雜質(zhì)，清洗、過濾后進行 二次溶解，或者與下一批次鎢廢料一起進行溶解。
[0014] 使用硝酸鈉作為固體強氧化劑時，在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生二氧化氮氣體，使用抽氣 栗收集二氧化氮氣體，并將收集的氣體通入兩道氫氧化鈉溶液（lmol/L)再進行排放，氫氧 化鈉的用量根據(jù)硝酸鈉的用量來計算，每使用100克硝酸鈉，氫氧化鈉的用量為150克，為理 論用量的3倍，保證二氧化氮氣體被完全吸收。
[0015] 本發(fā)明的原理： 過氧化鈉與鎢廢料按一定比例混合在高溫條件下進行焙燒，焙燒物用去離子水浸出可 得鎢酸鈉溶液;化學反應(yīng)式如下： 硝酸鈉與鎢廢料按一定比例混合在高溫條件下進行焙燒，焙燒物用去離子水浸出可得 鎢酸鈉溶液;化學反應(yīng)式如下： 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明所述方法采用固體強氧化劑對鎢廢料進行溶解，溶解后得到的鎢酸鈉存在于堿 性條件中是較為穩(wěn)定的，并且使用固體強氧化劑溶解鎢廢料反應(yīng)過程比較溫和、危險性小、 易操作。
[0016] 本發(fā)明所述方法效率較高，處理鎢含量高的鎢廢料效果好，可處理含鎢量20%~ 100%的鎢廢料，反應(yīng)過程溫和、危險性小，試劑廉價易得，成本低。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于 所述內(nèi)容。
[0018] 本發(fā)明實施例使用不銹鋼坩堝，不銹鋼坩堝被固體強氧化劑輕微侵蝕，浸出后在 堿性的浸出液中形成氫氧化鐵沉淀，而后在過濾過程中被濾除，并不進入鎢酸鈉溶液中。
[0019] 本發(fā)明實施例中所用化學試劑均為分析純規(guī)格。
[0020] 實施例1 一種利用固體強氧化劑溶解鎢廢料制備鎢酸鈉溶液的方法，其步驟如下： (1)破碎、球磨:取100克鎢廢料(鎢金屬的含量為20%，鐵含量為70%，鋁含量為10%)，使 用破碎機對鎢廢料進行破碎，破碎后的鎢廢料在球磨機上進行球磨，轉(zhuǎn)速500r/min下球磨 30分鐘后的物料用200目篩子篩過，未過篩的顆粒繼續(xù)用研缽研磨，直至全部過篩。
[0021] (2)混料:取250克過氧化鈉粉末放置于干燥的不銹鋼坩堝中，均勻撒入球磨后的 鎢廢料，并使用玻璃棒將混合物料攪拌均勻，鎢廢料和過氧化鈉的質(zhì)量比為1:2.5。
[0022] (3)焙燒:將盛有混合物料不銹鋼坩堝放入坩堝電爐中，設(shè)置坩堝電爐焙燒溫度為 600°C，升溫速率為5°C/min，600°C保溫3小時后停止電爐加熱，待爐溫下降至室溫后取出焙 燒物。
[0023] (4)浸出：將步驟(3)中取出的焙燒物研磨到能過100目篩子，然后在加熱條件下用 去離子水進行浸出，浸出液用燒杯盛放，共850ml，加入40.00克氫氧化鈉固體加熱并充分攪 拌20min。
[0024] (5)過濾：用濾紙過濾步驟(4)中得到的浸出液，得到濾液即為所需的鎢酸鈉溶液； 仔細將濾液轉(zhuǎn)移至燒杯，使用廣泛PH試紙測得pH為14;存放供后續(xù)回收步驟使用。
[0025] (6)取步驟(5)中得到的濾渣，放置于燒杯，加入120ml稀鹽酸(濃鹽酸與去離子水 按體積比1: 3配制），加熱煮沸20min以除去未溶物中的氫氧化鐵;將酸煮后的殘渣濾出、烘 干后稱重，重量為35.47克，溶解率為64.53%。
[0026] 實施例2 一種利用固體強氧化劑溶解鎢廢料制備鎢酸鈉溶液的方法，其步驟如下： (1)破碎、球磨：取100克鎢廢料(鎢金屬的含量為100%)，使用破碎機對鎢廢料進行破 碎，破碎后的鎢廢料在球磨機上進行球磨，轉(zhuǎn)速500r/min下球磨30分鐘后的物料用200目篩 子篩過，未過篩的顆粒繼續(xù)用研缽研磨，直至全部過篩。
[0027] (1)混料:取400克過氧化鈉粉末放置于干燥的不銹鋼坩堝中，均勻撒入球磨后的 鎢廢料，并使用玻璃棒將混合物料攪拌均勻，鎢廢料和過氧化鈉的質(zhì)量比為1:4。
[0028] (3)焙燒:將盛有混合物料不銹鋼坩堝放入坩堝電爐中，設(shè)置坩堝電爐焙燒溫度為 650°C，升溫速率為5°C/min，650°C保溫6小時后停止電爐加熱，待爐溫下降至室溫后取出焙 燒物。
[0029] (4)浸出：將步驟(3)中取出的焙燒物研磨到能過100目篩子，然后在加熱條件下用 去離子水進行浸出，浸出液用燒杯盛放，共1200ml，加入50克氫氧化鈉固體加熱并充分攪拌 20min〇
[0030] (5)過濾：用濾紙過濾步驟(4)中得到的浸出液，得到濾液即為所需的鎢酸鈉溶液； 仔細將濾液轉(zhuǎn)移至燒杯，使用廣泛PH試紙測得pH為14;存放供后續(xù)回收步驟使用。
[0031] (6)取步驟(5)中得到的濾渣，放置于燒杯，加入120ml稀鹽酸(濃鹽酸與去離子水 按體積比1: 3配制），加熱煮沸20min以除去未溶物中的氫氧化鐵;將酸煮后的殘渣濾出、烘 干后稱重，重量為19.98克，溶解率為80.2%。
[0032] 實施例3 一種利用固體強氧化劑溶解鎢廢料制備鎢酸鈉溶液的方法，其步驟如下： (1)破碎、球磨:從實施例1和實施例2中未溶解鎢廢料中取50克，用200目篩子篩過，未 過篩的顆粒繼續(xù)用研缽研磨，直至全部過篩。
[0033] (2)混料:取200克過氧化鈉粉末放置于干燥的不銹鋼坩堝中，均勻撒入球磨后的 鎢廢料，并使用玻璃棒將混合物料攪拌均勻，鎢廢料和過氧化鈉的質(zhì)量比為1:4。
[0034] (3)焙燒:將盛有混合物料不銹鋼坩堝放入坩堝電爐中，設(shè)置坩堝電爐焙燒溫度為 600°C，升溫速率為5°C/min，600°C保溫6小時后停止電爐加熱，待爐溫下降至室溫后取出焙 燒物。
[0035] (4)浸出：將步驟(3)中取出的焙燒物研磨到能過100目篩子，然后在加熱條件下用 去離子水進行浸出，浸出液用燒杯盛放，共1000ml，加入40氫氧化鈉固體加熱并充分攪拌 20min〇
[0036] (5)過濾：用濾紙過濾步驟(4)中得到的浸出液，得到濾液即為所需的鎢酸鈉溶液； 仔細將濾液轉(zhuǎn)移至燒杯，使用廣泛PH試紙測得pH為14;存放供后續(xù)回收步驟使用。
[0037]取步驟(5)中得到的濾渣，放置于燒杯，加入120ml稀鹽酸(濃鹽酸與去離子水按體 積比1:3配制），加熱煮沸20min以除去未溶物中的氫氧化鐵;將酸煮后的殘渣濾出、烘干后 稱重，重量為13.75克，溶解率為72.5%，該實施例證明二次溶解也可以達到預(yù)期的效果。
[0038] 實施例4 一種利用固體強氧化劑溶解鎢廢料制備鎢酸鈉溶液的方法，其步驟如下： (1)破碎、球磨:取50克鎢廢料(鎢金屬的含量100%)，使用破碎機對鎢廢料進行破碎，破 碎后的鎢廢料在球磨機上進行球磨，轉(zhuǎn)速500r/min下球磨30分鐘后的物料用200目篩子篩 過，未過篩的顆粒繼續(xù)用研缽研磨，直至全部過篩。
[0039] (2)混料:取150克硝酸鈉固體放置于干燥的不銹鋼坩堝中，均勻撒入球磨后的鎢 廢料，并使用玻璃棒將混合物料攪拌均勻，鎢廢料和硝酸鈉的質(zhì)量比為1:3;取250克和250 克氫氧化鈉固體，配制成兩份5000ml的氫氧化鈉溶液，分別盛放在兩個IOL的抽濾瓶中備 用。
[0040] (3)焙燒:將坩堝電爐放置于帶有抽氣栗的風廚中，打開抽氣栗并將抽出的氣體依 次通入兩個裝有氫氧化鈉溶液的抽濾瓶中進行廢氣處理，將盛有混合物料不銹鋼坩堝放入 坩堝電爐中，設(shè)置坩堝電爐焙燒溫度為500°C，升溫速率為5°C/min，500°C保溫6小時后停止 電爐加熱，待爐溫下降至室溫后取出焙燒物。
[0041] (4)浸出：將步驟(3)中取出的焙燒物研磨到能過100目篩子，然后在加熱條件下用 去離子水進行浸出，浸出液用燒杯盛放，共600ml，加入25克氫氧化鈉固體加熱并充分攪拌 20min〇
[0042] (5)過濾：用濾紙過濾步驟(4)中得到的浸出液，得到濾液即為所需的鎢酸鈉溶液； 仔細將濾液轉(zhuǎn)移至燒杯，使用廣泛PH試紙測得pH為14;存放供后續(xù)回收步驟使用。
[0043] (6)取步驟(5)中得到的濾渣，放置于燒杯，加入120ml稀鹽酸(濃鹽酸與去離子水 按體積比1: 3配制），加熱煮沸20min以除去未溶物中的氫氧化鐵;將酸煮后的殘渣濾出、烘 干后稱重，重量為9.69克，溶解率為80.62%。
[0044] 實施例5 一種利用固體強氧化劑溶解鎢廢料制備鎢酸鈉溶液的方法，其步驟如下： (1)破碎、球磨:取100.00克鎢廢料(鎢金屬的含量100%)，使用破碎機對鎢廢料進行破 碎，破碎后的鎢廢料在球磨機上進行球磨，轉(zhuǎn)速500r/min下球磨30分鐘后的物料用200目篩 子篩過，未過篩的顆粒繼續(xù)用研缽研磨，直至全部過篩。
[0045] (2)混料:取300克過氧化鈉粉末和100克硝酸鈉固體放置于干燥的鎳坩堝中，均勻 撒入球磨后的鎢廢料，并使用玻璃棒將混合物料攪拌均勻，鎢廢料、過氧化鈉、硝酸鈉的質(zhì) 量比為1:3:1;取150克和150克氫氧化鈉固體，分別配制成兩份4000ml的氫氧化鈉溶液，盛 放在兩個5L的抽濾瓶中備用。
[0046] (3)焙燒:將坩堝電爐放置于帶有抽氣栗的風廚中，打開抽氣栗并將抽出的氣體依 次通入兩個裝有氫氧化鈉溶液的抽濾瓶中進行廢氣處理，將盛有混合物料不銹鋼坩堝放入 坩堝電爐中，設(shè)置坩堝電爐焙燒溫度為500°C，升溫速率為5°C/min，500°C保溫3小時后停止 電爐加熱，待爐溫下降至室溫后取出焙燒物。
[0047] (4)浸出：將步驟(3)中取出的焙燒物研磨到能過100目篩子，然后在加熱條件下用 去離子水進行浸出，浸出液用燒杯盛放，共1300ml，加入50克氫氧化鈉固體加熱并充分攪拌 20min〇
[0048] (5)過濾：用濾紙過濾步驟(4)中得到的浸出液，得到濾液即為所需的鎢酸鈉溶液； 仔細將濾液轉(zhuǎn)移至燒杯，使用廣泛PH試紙測得pH為14;存放供后續(xù)回收步驟使用。
[0049] (6)取步驟(5)中得到的濾渣，放置于燒杯，加入120ml稀鹽酸(濃鹽酸與去離子水 按體積比1:3配制），加熱煮沸20min以除去雜質(zhì);將酸煮后的殘渣濾出、烘干后稱重，重量為 17.89克，溶解率為82.11%。
【主權(quán)項】
1. 一種鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，其特征在于，具體包括以下步驟： (1) 將鎢廢料磨細，備用； (2) 將磨細后的鎢廢料與固體強氧化劑混合均勻，然后進行焙燒，焙燒后的物料用去離 子水進行浸出，浸出后得到鎢酸鈉溶液和未溶含鎢廢料;過濾后得到鎢酸鈉溶液和未溶含 鎢廢料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，其特征在于:磨細后的鎢廢料的 粒度為100~200目。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，其特征在于:鎢廢料中金屬鎢含 量為20%~100%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，其特征在于:所述固體強氧化劑 為過氧化鈉、硝酸鈉中的一種或兩種的混合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，其特征在于:所述固體強氧化劑 為過氧化鈉時，鎢廢料與過氧化鈉的質(zhì)量比為1:(2.5~4);所述固體強氧化劑為硝酸鈉時， 鎢廢料與硝酸鈉的質(zhì)量比為1: (2.5~4);所述固體強氧化劑為過氧化鈉和硝酸鈉的混合物 時，鎢廢料、過氧化鈉和硝酸鈉的質(zhì)量比為1: (1~3): (1~1.5)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，其特征在于：步驟(2)中焙燒過 程的溫度為500~650°C，升溫速率為2.5~10°C/min，保溫時間為3~6小時。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，其特征在于:按10~40g//L的比例 在鎢酸鈉溶液中加入氫氧化鈉維持堿度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎢廢料回收制備鎢酸鈉的方法，其特征在于：步驟(3)得到的未 溶鎢廢料進行二次溶解，或者與下一批次鎢廢料一起進行溶解。
【文檔編號】C01G41/00GK105858728SQ201610336016
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】王偉強, 胡勁, 王開軍, 張維鈞, 柴倓, 檀校
【申請人】昆明理工大學