鎢實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)講解

10試驗(yàn)工程名稱(chēng)：黑鎢精礦常壓堿分解一、試驗(yàn)?zāi)康?、把握黑鎢精礦堿法分解的原理和方法。2、生疏黑鎢精礦堿分解的試驗(yàn)裝置和操作技能。3WO3NaOH含量的分析方法。二、試驗(yàn)原理黑鎢精礦主要成份是鎢酸鐵錳〔Fe、Mn〕WO4，它是鎢酸鐵和鎢酸錳的固溶體，礦中鎢酸鐵和鎢酸錳的比例在80：20以上的為鎢酸鐵礦，反之為鎢酸錳礦，成份介于兩者之間的叫鎢錳鐵礦。NaOH溶液分解轉(zhuǎn)化為鎢酸鈉〔Na2WO4〕進(jìn)入溶液中與鐵錳等雜質(zhì)元素分別?；瘜W(xué)反響為：F、Mn〕WO4〔固〕+NaO〔液〕＝N2WO〔液〕〔F、Mn〔OH〕2〔固〕黑鎢精礦中其它雜質(zhì)元素如P、As、Si、Mo等亦被氫氧化鈉分解生成相應(yīng)的鈉鹽進(jìn)入溶液中：Ca3(PO4)2＋6NaOH＝2Na3PO4＋3Ca(OH)2As2S3＋6NaOH＋0.5O2＝Na3AsS3＋Na3AsO4＋3H2OSiO2＋2NaOH＝NaSiO3＋H2OMoS2＋6NaOH＋4.5O2＝Na2MoO4＋2Na2SO4＋3H2O硝石〔NaNO3〕是使生成的Fe〔OH〕2和Mn〔OH〕2氧化生成Fe(OH)3和Mn2·2〔水合二氧化錳，以促進(jìn)反響更加完成，化學(xué)反響為：4NaNO3＝2Na2O＋4NO2＋O2Fe(OH)2＋0.5O2＋H2O＝2Fe(OH)3Mn(OH)2＋0.5O2＝MnO2·H2O鎢精礦的分解反響是一液-Ka=2.233的機(jī)理和速度掌握類(lèi)型。從反響式看，可知反響過(guò)程中有鐵、錳氫氧化物生成，它會(huì)沉積在未分解的球形粒子固膜集中反響〔內(nèi)集中〕掌握模型。其動(dòng)力學(xué)議程式為：312R(1R)22MDCtKt33 r2K2MDC為反響速度常數(shù)r2M—反響物分子量D—集中系數(shù)C—反響物濃度R—分解分?jǐn)?shù)

α—計(jì)量因子〔與顆粒外形有關(guān)〕ρ—反響物密度r2—反響物顆粒原始半徑的平方312R1R2tK值。33從K值的等式中可以看出K與集中系數(shù)D、NaOH濃度C成正比，與礦粒半徑平方成反比，這是FeMn〔O2解速度的途徑，擬出最正確工藝條件。三、主要儀器及耗材1、主要設(shè)備儀器設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)每組所需數(shù)量怛溫磁力攪拌水浴鍋1臺(tái)電熱烘箱DF205型1臺(tái)〔公用〕玻璃溫度計(jì)〔酒精〕100℃1支布氏漏斗Φ80mm1個(gè)抽濾瓶500ml1個(gè)外表皿Φ80mm1個(gè)燒杯250ml2個(gè)容量瓶50ml1個(gè)量筒500ml1個(gè)50ml1個(gè)三角瓶300ml1個(gè)瓷蒸發(fā)皿Φ80mm1個(gè)移液管1ml1個(gè)酸式滴定管〔臺(tái)〕25ml3套〔公用〕玻棒2支架式天平500g2臺(tái)〔公用〕電爐1～2千瓦3個(gè)〔公用〕洗瓶500ml1個(gè)吸爾球1個(gè)真空泵2臺(tái)〔公用〕枯燥器1個(gè)〔公用〕瓷坩堝25ml2個(gè)2、主要原料、試劑及易耗品名 稱(chēng)規(guī)格每組所需數(shù)量黑鎢精礦氫氧化鈉WO365%以上NaOH65%以上50g硝酸鈉化學(xué)純1.5g其它：辛可寧、甲基橙、酚酞、定量濾紙、定性濾紙等四、試驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、相關(guān)計(jì)算：依據(jù)試驗(yàn)條件，計(jì)算分解50克黑鎢精礦所需NaOH的用量、硝酸鈉的用量〔寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程〕2、操作步驟：1所示。過(guò)加熱棒。設(shè)定溫度為100℃，啟動(dòng)水浴鍋加熱電源。②用50ml量筒量取所需的水250ml燒杯中，然后在粗天平上快速稱(chēng)取所需要的NaOH參加燒杯中，用玻璃棒攪拌使固體堿溶解， 圖1 堿分解反響裝置50③將上述盛有堿液的燒杯放入水浴鍋中，并將攪拌用磁轉(zhuǎn)子放入燒杯中，稍微啟動(dòng)攪拌，將堿液加熱；水浴鍋內(nèi)水沸騰后，將所稱(chēng)取的黑鎢精礦緩慢參加堿液中，參加完成后，用外表皿蓋在上面避開(kāi)反響物料外濺。待水再次沸騰后，開(kāi)頭計(jì)算反響時(shí)間；待反響離規(guī)定時(shí)間還剩半小時(shí)時(shí)，將事先稱(chēng)好的硝酸鈉參加燒杯中。直到反響完畢。完畢時(shí)，將攪拌按鈕及加熱按鈕關(guān)閉，并關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)。⑥留神取出燒杯，待外表皿稍冷后，用洗液將上面的反響物料吹入杯內(nèi)，200ml1～2分鐘，靜置，待濾。將上述反響物在布氏漏斗中抽濾，并用約100ml沸水抽洗濾渣3次，然后取出濾渣放入蒸發(fā)皿稱(chēng)重〔事先稱(chēng)好已恒溫的蒸發(fā)皿的重量※100～110℃的電熱烘箱中烘2小時(shí)，干后取出于枯燥中冷卻，稱(chēng)量，用減差法求出濕渣的水份。⑧濾液攪拌勻量準(zhǔn)并記錄體積，取樣用辛可寧重量法[附錄1]測(cè)定WO3含NaOH含量[2]，剩余溶液倒入回收瓶。※將瓷蒸發(fā)皿洗凈放入烘箱中烘干至重量不變?yōu)橹埂?、試驗(yàn)條件：試驗(yàn)組數(shù)NaOH用量NaOH濃度反響時(shí)間分解溫度NaNO3用量1180%30%2.0h100℃3%2180%25%2.0h100℃3%3180%25%2.5h100℃3%4180%20%2.0h100℃3%5180%30%1.5h100℃3%6180%30%2.5h100℃3%五、數(shù)據(jù)處理與分析黑鎢精礦鎢酸鈉溶液鎢渣重量WO含量WO量體積WOWO量NaOH濕重 干重 水份〔g〕3〕3〔〔ml〕3〔〔g〕 〔g/L〕 〔g〕 〔g〕 〔%〕試驗(yàn)組數(shù)〔試驗(yàn)組數(shù)〔%g〕g/L〕3產(chǎn)渣量分解率%

產(chǎn)渣量

干渣量100%精礦量分解率

鎢酸鈉溶液體積[WO

3]100%精礦重精礦中WO含量3六、試驗(yàn)留意事項(xiàng)的蒸發(fā)導(dǎo)致水量的削減，為防止干燒要準(zhǔn)時(shí)往鍋內(nèi)補(bǔ)充熱水。用少量水將杯壁上的物料吹洗下去。3、反響過(guò)程中，用外表皿蓋在燒杯口，避開(kāi)反響物料外濺。4、調(diào)整磁力攪拌，遵循由慢至快的原則，攪拌速度要適當(dāng)，防止液體外濺。七、思考題1、影響分解率的因素有哪些？如何影響？并由此分析為什么鎢精礦堿分解磨細(xì)的目的是什么？一般要磨至什么程度？2、抽濾浸出礦漿時(shí)應(yīng)留意些什么問(wèn)題？3NaOH濃度不變？4、如何強(qiáng)化屬于固膜集中類(lèi)型的多相反響？5、堿分解時(shí)，參加硝石有何作用？一般加多少？附錄：31WO的測(cè)定—辛可寧重量法方法提要：3灼燒后即為三氧化鎢〔WO3。2反響如下：2NaWO2 4

＋2HCl＋H

O=HWO·H2 4

O＋2NaClHWO

·HO＋C

H NOHCl·2H

O=C

H NO·WO

＋HCl＋4HO2 4

19 22

2 19 22 2 3 2C H NO·WO＋26O=19CO ＋11HO＋2NO ＋WO19 22 2 3 2 2 2 2 3試劑及其配制：2〕10%101:1900mL中。3〕0.25%2.51000mL5%鹽酸中。濃鹽酸。37%12N，d=1.1837〔市購(gòu)。分析步驟：100mL水于燒杯中，加熱。吸取1mL0.1%甲10mL5分鐘。靜置沉積后，用快速定量濾紙過(guò)濾，燒杯及沉淀用0.25%辛可寧鹽酸洗液洗兩次。沉淀與濾紙一起移入瓷坩堝中，在電爐上灰化后，在780～80040分鐘。坩堝取出冷卻、稱(chēng)重。待測(cè)溶液中三氧化鎢濃度為：[WO3]=G/V×1000 〔g/L〕G—灼燒后三氧化鎢重量〔g〕V—吸取待測(cè)液體積〔ml〕2NaOH的測(cè)定—酸堿滴定法1mL1001～2滴，然后用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸緩慢滴定至紅色消逝即到終點(diǎn)：計(jì)算：N VC HCl HCl40 〔克/升〕V試液式中：NHCl—標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的當(dāng)量濃度VHCl—消耗標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的毫升數(shù)V試液—吸取試液的毫升數(shù)C—試液的NaOH濃度試驗(yàn)工程名稱(chēng)：離子交換法制取仲鎢酸銨〔APT〕一、試驗(yàn)?zāi)康?、生疏仲鎢酸銨生產(chǎn)的工藝過(guò)程，建立流程概念。2、把握離子交換提取鎢的根本原理。3、生疏離子交換過(guò)程的試驗(yàn)裝置和操作技能。4、生疏蒸發(fā)結(jié)晶的根本原理及操作步驟。二、試驗(yàn)原理1、離子交換樹(shù)脂是離子交換劑中的一種類(lèi)型。離子交換劑按其加工外形不一種，多用于水的凈化、溶液中離子的分別提純等。2、一般常用的離子交換樹(shù)脂，按交換基團(tuán)的不同，可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。它們是一種具有不溶性固態(tài)本體的多價(jià)酸〔或堿，屬于高pH值范圍。因此不同種類(lèi)的樹(shù)脂有不同全交換容量。3、離子交換樹(shù)脂只有在肯定條件下能與溶液中的離子發(fā)生等當(dāng)量的交換反響〔或樹(shù)脂對(duì)離子選擇性的大小，不同離子對(duì)樹(shù)脂親合力的大小聽(tīng)從一般的規(guī)律，即對(duì)同價(jià)離子：酸性強(qiáng)離子＞低價(jià)離子。4、本試驗(yàn)承受717#強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂，它是帶有三甲胺〔CH3〕3N的苯乙烯—二乙烯苯的共聚體，簡(jiǎn)式為RNX。利用粗鎢酸鈉溶液中WO42-離子與SiO32-、HPO42-等離子對(duì)樹(shù)脂親合力的差異以及它們?cè)谌芤褐械臐舛炔町?，?dāng)溶液流過(guò)樹(shù)脂層時(shí)，離子被交換在樹(shù)脂上，而雜質(zhì)SiO32-、HAsO42-的大局部隨交后液帶走，從而使鎢在交換過(guò)程中得到分別提純。其交換挨次為：WO42-＞HAsO42-＞HPO42-＞SiO32-＞Cl-＞OH-交換反響為：2R-Cl+Na2WO4=R2WO4+2NaCl〔或再生劑可使樹(shù)脂再生。NH4ClNH4OH混合液解吸鎢。解吸反響為：R2WO4+2NH4Cl=2R-Cl+(NH4)2WO4三、主要儀器及耗材1、主要設(shè)備儀器設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)每組所需數(shù)量有機(jī)玻璃交換柱Φ30×320mm1套玻璃漏斗〔短頸〕Φ70mm1個(gè)下口瓶2500ml3個(gè)燒杯量筒容量瓶2023ml1000ml500ml250ml2023ml1000ml500ml100ml2023ml1000ml500ml個(gè)個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)個(gè)〔公用〕個(gè)〔以用〕2個(gè)〔公用〕燒杯250ml2個(gè)容量瓶50ml1個(gè)試管20ml1個(gè)移液管5ml1支1ml1支玻璃棒2支洗瓶500ml1個(gè)吸爾球1個(gè)枯燥器240ml1個(gè)〔公用〕蒸發(fā)皿Φ80mm1個(gè)架式天平500～1000g3臺(tái)〔公用〕比色管25ml2支pH試劑pH1～141本2、主要原料、試劑及易耗品名稱(chēng)規(guī)格每組所需數(shù)量粗鎢酸鈉溶液黑鎢精礦分解獲得，試驗(yàn)室預(yù)備氯化銨〔99%〕氫氧化鈉〔99%〕濃鹽酸37%，2升2瓶〔公用〕鋅粒1瓶〔公用〕硝酸銀〔99%〕1瓶〔公用〕硫氰酸鉀〔99%〕500g/瓶，1瓶〔公用〕三氯化鈦15%500ml/瓶，1瓶〔公用〕其它：定量濾紙、定性濾紙等四、試驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、相關(guān)計(jì)算：解吸劑配制計(jì)算：解吸劑為4mol/L的NH4Cl和1.5mol/L的NH4OH400mlNH4Cl的量以及氨水的量。料液配制計(jì)算：〔也稱(chēng)交前液〕是由黑鎢精礦堿分解獲得。每組試驗(yàn)配制800ml料液。各組依據(jù)交前液所要求的WO3濃度以及NaOH濃度，并依據(jù)黑鎢精礦堿分解所獲得的Na2WO4溶液的WO3濃度、NaOH濃度，計(jì)算出配制交前Na2WO4溶液的量以及所需補(bǔ)加的固體堿的量。離子交換各溶液量的計(jì)算：段液、洗氯液等。計(jì)算公式見(jiàn)操作步驟內(nèi)容。樹(shù)脂量的計(jì)算上述計(jì)算需寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程。2、離子交換操作步驟：樹(shù)脂預(yù)處理將市售穎樹(shù)脂先用純水浸泡24小時(shí)，使樹(shù)脂充分溶脹，并除去夾雜物及懸浮的細(xì)樹(shù)脂。然后用2倍樹(shù)脂體積的4mol/LHCl再浸泡24小時(shí)，以除去Fe〔該步驟由試驗(yàn)室事先預(yù)備好〕裝柱2持這個(gè)高度。配料液將粗鎢酸鈉溶液按試驗(yàn)要求的WO3濃度和NaOH濃度配制好。并按要求配〔4mol/LNH4Cl＋1.5mol/LNH3·H2O〕調(diào)流速用純水按試驗(yàn)規(guī)定的線(xiàn)速度調(diào)整好流速〔換成體積流速來(lái)掌握V=3.14d2/4線(xiàn)速度=7.065×ml/mi〔3c洗鎢、解吸、洗氯四個(gè)過(guò)程。流速通過(guò)旋紐開(kāi)啟度的大小來(lái)調(diào)整，一旦流速調(diào)整好后，旋紐開(kāi)啟度不能再動(dòng)。交換〔用鋅復(fù)原檢查交換流出液消滅藍(lán)色時(shí)，馬上停頓進(jìn)料。量取并記錄交后液體積，取樣1ml用KSCNWO3含量。的方法如下：交前液量〔L〕=濕樹(shù)脂體積〔ml〕0.40×0.25÷料液濃度〔g/L〕洗鎢Na2WO4液。直至洗鎢液中無(wú)鎢〔用鋅復(fù)原檢查流出液無(wú)藍(lán)色時(shí)0.5mlKSCNWO3含量。洗鎢液體積或許為：V洗鎢液＝〔1.5～1.7〕×〔V樹(shù)脂層＋V水墊層〕解吸用4mol/LNH4Cl＋1.5mol/LNH3·H2O混合液，按試驗(yàn)擬定的線(xiàn)速度解吸樹(shù)脂1ml10001mlKSCN比色法測(cè)定其中的WO3〔用鋅復(fù)原檢查流出液無(wú)藍(lán)色時(shí)〕停頓解吸。一、二、三段液體積或許為：V一段液＝0.35×V樹(shù)脂層＋V水墊層〔2cm水層的體積〕V二段液＝0.45×V樹(shù)脂層V三段液＝〔0.85～0.87〕×V解吸劑V解吸劑＝V一段液＋V二段液洗氯用純水按規(guī)定線(xiàn)速度洗滌殘留在樹(shù)脂間的氯離子。洗至用AgNO3溶液檢查流出液無(wú)白色沉淀時(shí)停頓。洗氯液體積或許為：V洗氯液＝〔1.7～1.9〕×〔V樹(shù)脂層＋V水墊層〕3、蒸發(fā)結(jié)晶操作步驟：根本原理：本試驗(yàn)承受蒸發(fā)法從(NH4)2WO4溶液中析出仲鎢酸銨結(jié)晶，此法是利用在溶液中穩(wěn)定性差這一特點(diǎn)，加熱鎢酸銨溶液，使NH3揮發(fā)掉，從而使鎢酸銨轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的仲鎢酸銨結(jié)晶而析出?；瘜W(xué)反響為：12(NH4)2WO4=5(NH4)2O·12WO3·5H2O＋14NH3＋2H2O操作步驟：以肯定體積的(NH4)2WO4溶液倒入燒杯中，放入水浴鍋內(nèi)加熱，啟動(dòng)磁轉(zhuǎn)子攪拌，在沸騰溫度下，蒸發(fā)濃縮，待蒸發(fā)至50%體積時(shí)，關(guān)閉水浴鍋電源，再攪5分鐘停頓。取出燒杯，進(jìn)展自然過(guò)濾，觀看仲鎢酸銨形態(tài)及顏色。并將仲鎢酸銨晶體轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，放入電熱烘箱中烘干〔掌握溫度為150～180，觀看氧化鎢粉形態(tài)及顏色。4、整個(gè)操作過(guò)程流程圖1所示：粗鎢酸鈉溶液粗鎢酸鈉溶液配料液料液〔交前液〕

洗鎢 純水〔量體積，測(cè)鎢濃度〕

洗鎢液

NH4Cl+NH4OH解 吸純水前流液〔一段液〕 鎢酸銨溶液〔二段液〕 后流液〔三段液〕 洗氯〔棄去〕 〔量體積，測(cè)鎢濃度〕 〔棄去〕蒸發(fā)結(jié)晶

洗氯液濕仲鎢酸銨濕仲鎢酸銨過(guò)濾洗滌干燥干燥5、試驗(yàn)條件：

APT1交換過(guò)程流程圖試驗(yàn)組數(shù)樹(shù)脂層高徑比WO3濃度交前液NaOH濃度交換線(xiàn)速度16：115g/L5g/L5cm/min26：120g/L10g/L5cm/min35：115g/L10g/L4cm/min45：120g/L15g/L4cm/min5 4：16 4：1

15g/L20g/L

15g/L5g/L

3cm/min3cm/min其它工藝條件：解吸劑 4mol/LNH4Cl＋1.5mol/LNH3·H2O，解吸線(xiàn)速度2cm/min，洗鎢、洗氯線(xiàn)速度5cm/min。五、數(shù)據(jù)處理與分析試驗(yàn)組數(shù)進(jìn)柱鎢酸鈉溶液試驗(yàn)組數(shù)進(jìn)柱鎢酸鈉溶液體積WOWO量體積交后液WO WO量〔ml〕 〔g/L〕 〔g〕33〔ml〕 〔g/L〕 〔g〕33體積〔ml〕洗鎢液WOWO量〔g/L〕3〔g〕3交換率〔%〕指標(biāo)交換容量mgWO/克干樹(shù)脂3交換率進(jìn)入柱中WO

量(交后液中WO3

洗鎢液中WO量〕3

100%

進(jìn)入柱中WO量3工作交換容量

進(jìn)入柱中WO

量(交后液中WO3 干樹(shù)脂重

洗鎢液中WO量〕3六、試驗(yàn)留意事項(xiàng)份水，以防止水從柱頂冒出。同時(shí)要留意柱內(nèi)樹(shù)脂不要枯槁。2、在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中都大致保持樹(shù)脂層上面水柱高約2厘米。不允許消滅水面過(guò)高導(dǎo)致從柱頂冒出，也不允許消滅水面過(guò)低導(dǎo)致樹(shù)脂層露出水面。3、在試驗(yàn)前，假設(shè)覺(jué)察樹(shù)脂層內(nèi)有氣泡或斷裂現(xiàn)象，則就用玻璃棒適當(dāng)?shù)臄嚢杷蓜?dòng)樹(shù)脂層，將氣泡趕走。4停頓離子交換操作工序時(shí)，遵循先關(guān)柱下閥門(mén)，后關(guān)柱上閥門(mén)的原則。5、蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程，消滅白色結(jié)晶物時(shí)，要用玻璃棒攪動(dòng)溶液，以防止噴濺。七、思考題1717#陰離子交換樹(shù)脂能從粗鎢酸鈉溶液中提純鎢？2NH4OHNH4OH？NH4OH作解吸劑是否可以？443WO2-Cl-Cl-為什么又能替換下WO2-NaOH濃度不變？444、為什么要掌握流速，流速的大小對(duì)交換反響和解吸反響有什么影響？5、什么叫交換率？什么叫工作交換容量？交換終點(diǎn)的掌握對(duì)它們有什么影響？附錄：1WO3的測(cè)定—硫氰酸鹽法1〕根本原理這是目前測(cè)定鎢廣泛使用的一種光度法。方法基于在酸性溶液中，鎢〔VI〕〔-也有人認(rèn)為是[W(OH)(SCN)4]-或[W(SCN)5]-等。其反響式如下：4 4 WO2-＋Ti3+＋4SCN-＋6H+=[WO(SCN)]-＋Ti4+＋3H4 4 398ε=1.761072420～440nm處進(jìn)展測(cè)3982.51～17微克/毫升范圍內(nèi)遵守比爾定律。2〕試劑配制①1.2NNaOH溶液 稱(chēng)取48克氫氧化鈉于燒杯中，加500mL水微熱溶解，冷卻后移入1升容量瓶中，以水定容，搖勻。②3:2HCl溶液③50%KSCN溶液

2份相混而成。稱(chēng)取50克KSCN于燒杯中，加100mL水微熱溶解。④0.15%TiCl3-HCl〔3:2