Dostrajanie koncentratów wolframu na separatorze elektromagnetycznym. Wzbogacanie rud i podkładek cyny i wolframu. Znaczne zasoby kopalin w wielu złożach Uzbekistanu umożliwiają budowę dużego, wysoko zmechanizowanego wydobycia i wzbogacania
Władywostok
adnotacja
W artykule rozważono technologie wzbogacania schelitu i wolframitu.
Technologia wzbogacania rud wolframu obejmuje: zagęszczanie wstępne, wzbogacanie produktów rozdrobnionych o zagęszczeniu wstępnym w celu uzyskania koncentratów zbiorczych (surowych) oraz ich rafinację.
Słowa kluczowe
Ruda szeelitu, ruda wolframitu, separacja medium ciężkiego, osadzanie, metoda grawitacyjna, separacja elektromagnetyczna, flotacja.
1. Wprowadzenie 4
2. Koncentracja wstępna 5
3. Technologia wzbogacania rud wolframitu 6
4. Technologia wzbogacania rud Scheelite 9
5. Wniosek 12
Referencje 13
Wstęp
Wolfram to srebrno-biały metal o wysokiej twardości i temperaturze wrzenia około 5500°C.
Federacja Rosyjska posiada duże zbadane rezerwy. Jego potencjał w zakresie rudy wolframu szacuje się na 2,6 miliona ton trójtlenku wolframu, w którym potwierdzone zasoby wynoszą 1,7 miliona ton, czyli 35% światowych.
Zagospodarowane pola w Kraju Nadmorskim: Wostok-2, OAO Nadmorski GOK (1,503%); Lermontowskie, AOOT Lermontowskaja GRK (2,462%).
Główne minerały wolframu to schelit, hübneryt i wolframit. W zależności od rodzaju minerałów rudy można podzielić na dwa rodzaje; scheelit i wolframit (huebneryt).
Podczas przetwarzania rud zawierających wolfram stosuje się metody grawitacyjne, flotacyjne, magnetyczne, elektrostatyczne, hydrometalurgiczne i inne.
wstępna koncentracja.
Najtańszymi i jednocześnie wysoce produktywnymi metodami zatężania wstępnego są metody grawitacyjne, takie jak separacja ciężkich mediów i jigowanie.
Separacja ciężkich mediów umożliwia ustabilizowanie jakości żywności wchodzącej w główne cykle przetwarzania, oddzielenie nie tylko produktu odpadowego, ale także rozdzielenie rudy na bogatą, grubo rozpowszechnioną i słabą, drobno rozpowszechnioną, często wymagającą zasadniczo różnych schematów przetwarzania, ponieważ różnią się one wyraźnie w składzie materiału. Proces charakteryzuje się najwyższą dokładnością separacji gęstości w porównaniu z innymi metodami grawitacyjnymi, co pozwala na uzyskanie wysokiego odzysku cennego składnika przy minimalnej wydajności koncentratu. Przy wzbogacaniu rudy w zawiesiny ciężkie wystarczy różnica gęstości odseparowanych kawałków rzędu 0,1 g/m3. Metodę tę można z powodzeniem zastosować do grubo rozpowszechnionych rud wolframitu i szelelitowo-kwarcowych. Wyniki badań nad wzbogacaniem rud wolframu ze złóż Pun-les-Vignes (Francja) i Borralha (Portugalia) w warunkach przemysłowych wykazały, że wyniki uzyskane przy wzbogacaniu w ciężkich zawiesinach są znacznie lepsze niż przy wzbogacaniu wyłącznie na maszynach jigujących - do frakcji ciężkiej odzyskano ponad 93% rudy.
Jigging w porównaniu ze wzbogacaniem ciężko-średnim wymaga mniejszych nakładów inwestycyjnych, pozwala na wzbogacenie materiału w szerokim zakresie gęstości i miałkości. Wielkogabarytowe jigging ma szerokie zastosowanie przy wzbogacaniu rud o dużej i średniej rozdrobnieniu, niewymagających drobnego rozdrabniania. Stosowanie osadzania jest preferowane przy wzbogacaniu rud węglanowych i krzemianowych skarnów, złóż żyłowych, przy czym wartość kontrastu rud pod względem składu grawitacyjnego powinna przekraczać jeden.
Technologia wzbogacania rud wolframitowych
Wysoki ciężar właściwy minerałów wolframu oraz gruboziarnista struktura rud wolframitu umożliwia szerokie zastosowanie procesów grawitacyjnych w ich wzbogacaniu. Aby uzyskać wysokie wskaźniki technologiczne, konieczne jest łączenie aparatów o różnych charakterystykach oddzielania w schemacie grawitacyjnym, w którym każda poprzednia operacja w stosunku do następnej jest niejako przygotowawcza, poprawiająca wzbogacenie materiału. Schemat ideowy wzbogacania rud wolframitu przedstawiono na ryc. jeden.
Jigowanie stosuje się począwszy od rozmiaru, przy którym można zidentyfikować odpady poflotacyjne. Ta operacja jest również wykorzystywana do oddzielania grubo rozpowszechnionych koncentratów wolframu, a następnie przemiału i wzbogacenia odpadów poflotacyjnych osadczych. Podstawą wyboru schematu osadzania i miałkości wzbogaconego materiału są dane uzyskane przez rozdzielenie gęstości materiału o miałkości 25 mm. Jeżeli rudy są drobno rozsiane, a wstępne badania wykazują, że nie są dla nich dopuszczalne wielkogabarytowe wzbogacenia i osadzarki, wówczas ruda jest wzbogacana przepływami suspensyjnymi o małej miąższości, które obejmują wzbogacanie na separatorach ślimakowych, zsypach strumieniowych, separatorach stożkowych, śluzach , tabele koncentracji. Dzięki etapowemu rozdrabnianiu i stopniowemu wzbogacaniu rudy ekstrakcja wolframitu na surowe koncentraty jest pełniejsza. Szorstkie koncentraty grawitacyjne wolframitu są dostosowywane do standardów według opracowanych schematów przy użyciu mokrych i suchych metod wzbogacania.
Bogate koncentraty wolframitu wzbogacane są przez separację elektromagnetyczną, natomiast frakcja elektromagnetyczna może być zanieczyszczona mieszanką żelaza z cynkiem, minerałami bizmutu i częściowo arsenem (arsenopiryt, skorodyt). Do ich usunięcia stosuje się prażenie magnetyzujące, które zwiększa podatność magnetyczną siarczków żelaza, a jednocześnie siarka i arsen, które są szkodliwe dla koncentratów wolframu, są usuwane w postaci gazowych tlenków. Wolframit (Hübneryt) jest dodatkowo ekstrahowany ze szlamu przez flotację przy użyciu kolektorów kwasów tłuszczowych i dodatek olejów neutralnych. Surowe koncentraty grawitacyjne są stosunkowo łatwe do doprowadzenia do standardu przy użyciu elektrycznych metod wzbogacania. Flotację i flotację grawitacyjną prowadzi się z zastosowaniem ksantogenianu i środka porotwórczego w środowisku lekko zasadowym lub lekko kwaśnym. Jeżeli koncentraty są zanieczyszczone kwarcem i minerałami lekkimi, to po flotacji poddawane są ponownemu czyszczeniu na stołach stężeń.
Podobne informacje.
Rudy wolframu w naszym kraju były przetwarzane w dużych GOK-ach (Orłowski, Lermontowski, Tyrnauzski, Primorski, Dzhidinsky VMK) zgodnie z klasycznymi obecnie schematami technologicznymi z wielostopniowym mieleniem i wzbogacaniem materiału podzielonego na wąskie klasy wielkości, z reguły na dwie cykle: pierwotne wzbogacanie grawitacyjne i dostrajanie koncentratów wstępnych różnymi metodami. Wynika to z niskiej zawartości wolframu w przerabianych rudach (0,1-0,8% WO3) oraz wysokich wymagań jakościowych dla koncentratów. Pierwotne wzbogacanie dla rud gruborozsypanych (minus 12+6 mm) przeprowadzono metodą osadzania, a dla rud średnio-, drobno- i drobno rozsypanych (minus 2+0,04 mm) zastosowano aparaty ślimakowe o różnych modyfikacjach i wielkościach.
W 2001 roku zaprzestały działalności zakłady wolframowo-molibdenowe Dżida (Buriacja, Zakamieńsk), które zakumulowały po sobie wielomilionowe złoże wolframu technogenicznego Barun-Naryn. Od 2011 r. Zakamensk CJSC przetwarza to złoże w modułowym zakładzie przetwórczym.
Schemat technologiczny opierał się na dwustopniowym wzbogacaniu na koncentratorach wirówkowych Knelsona (CVD-42 dla operacji zasadniczej i CVD-20 dla operacji oczyszczania), przemiału śruty oraz flotacji koncentratu luzem grawitacyjnego w celu uzyskania koncentratu klasy KVGF. W trakcie eksploatacji odnotowano szereg czynników w pracy koncentratorów Knelsona, które negatywnie wpływają na ekonomiczną wydajność przerobu piasku, a mianowicie:
Wysokie koszty eksploatacji, m.in. koszty energii oraz koszt części zamiennych, co przy oddaleniu produkcji od mocy wytwórczych i zwiększonym koszcie energii elektrycznej, czynnik ten ma szczególne znaczenie;
Niski stopień wydobycia minerałów wolframu do koncentratu grawitacyjnego (około 60% operacji);
Złożoność pracy tego urządzenia: przy wahaniach składu materiałowego wzbogacanych surowców koncentratory odśrodkowe wymagają ingerencji w ustawienia procesowe i eksploatacyjne (zmiany ciśnienia wody fluidyzacyjnej, prędkości obrotowej misy wzbogacania), co prowadzi do wahań cech jakościowych otrzymywanych koncentratów grawitacyjnych;
Znaczne oddalenie producenta, a co za tym idzie długi czas oczekiwania na części zamienne.
W poszukiwaniu alternatywnej metody koncentracji grawitacyjnej firma Spirit przeprowadziła testy laboratoryjne tej technologii separacja śrub z wykorzystaniem przemysłowych separatorów ślimakowych SVM-750 i SVSH-750 produkcji LLC PK Spirit. Wzbogacanie odbywało się w dwóch operacjach: głównej i kontrolnej z odbiorem trzech produktów wzbogacania – koncentratu, śruty i przeróbki. Wszystkie produkty wzbogacania uzyskane w wyniku eksperymentu zostały przeanalizowane w laboratorium ZAO Zakamensk. Najlepsze wyniki prezentuje tabela. jeden.
Tabela 1. Wyniki separacji ślimaków w warunkach laboratoryjnych
Uzyskane dane wykazały możliwość zastosowania separatorów ślimakowych zamiast koncentratorów Knelsona w operacji pierwotnego wzbogacania.
Kolejnym krokiem było przeprowadzenie półprzemysłowych testów na istniejącym schemacie wzbogacania. Zmontowano pilotażową instalację półprzemysłową z urządzeniami śrubowymi SVSH-2-750, które zainstalowano równolegle z koncentratorami Knelson CVD-42. Wzbogacanie przeprowadzono w jednej operacji, powstałe produkty przesyłano dalej według schematu działającej instalacji wzbogacania, a pobieranie próbek odbywało się bezpośrednio z procesu wzbogacania bez zatrzymywania pracy urządzenia. Wskaźniki testów półprzemysłowych przedstawiono w tabeli. 2.
Tabela 2. Wyniki porównawczych badań półprzemysłowych aparatów śrubowych i koncentratorów odśrodkowychknelson
|
Wskaźniki |
Źródło żywienia |
Koncentrować się |
|||
|
Powrót do zdrowia, % |
|||||
Wyniki pokazują, że wzbogacanie piasków jest bardziej efektywne na aparatach ślimakowych niż na koncentratorach odśrodkowych. Przekłada się to na niższą wydajność koncentratu (16,87% w porównaniu do 32,26%) ze wzrostem odzysku (83,13% w porównaniu z 67,74%) w koncentrat mineralny wolframu. Skutkuje to wyższą jakością koncentratu WO3 (0,9% w porównaniu do 0,42%),
Wolfram jest najbardziej ogniotrwałym metalem o temperaturze topnienia 3380°C. A to determinuje jego zakres. Nie da się też zbudować elektroniki bez wolframu, nawet żarnik w żarówce jest wolframowy.
I oczywiście właściwości metalu determinują trudności w jego uzyskaniu ...
Najpierw musisz znaleźć rudę. To tylko dwa minerały - schelit (wolframian wapnia CaWO 4) i wolframit (wolframian żelaza i manganu - FeWO 4 lub MnWO 4). Ta ostatnia znana jest od XVI wieku pod nazwą „wilcza piana” – po łacinie „Spuma lupi” lub po niemiecku „Wolf Rahm”. Minerał ten towarzyszy rudom cyny i przeszkadza w wytopie cyny, przekształcając ją w żużel. Dlatego można go znaleźć już w starożytności. Bogate rudy wolframu zawierają zwykle 0,2 - 2% wolframu. W rzeczywistości wolfram odkryto w 1781 roku.
Jednak znalezienie tego jest najprostszą rzeczą w górnictwie wolframu.
Dalej - rudę należy wzbogacić. Istnieje wiele metod i wszystkie są dość złożone. Po pierwsze, oczywiście. Następnie - separacja magnetyczna (jeśli mamy wolframit z wolframianem żelaza). Następna jest separacja grawitacyjna, ponieważ metal jest bardzo ciężki, a rudę można myć, podobnie jak przy wydobywaniu złota. Obecnie nadal stosują separację elektrostatyczną, ale jest mało prawdopodobne, że metoda będzie przydatna dla zabójcy.
Tak więc oddzieliliśmy rudę od skały płonnej. Jeśli mamy scheelit (CaWO 4), to następny krok można pominąć, a jeśli wolframit, to musimy go zamienić w scheelit. W tym celu wolfram jest ekstrahowany roztworem sody pod ciśnieniem i w podwyższonej temperaturze (proces odbywa się w autoklawie), a następnie neutralizowany i wytrącany w postaci sztucznego szeelitu, czyli tzw. wolframian wapnia.
Możliwe jest również spiekanie wolframitu z nadmiarem sody, wtedy otrzymujemy nie wapń, ale wolframian sodu, co nie jest tak istotne dla naszych celów (4FeWO 4 + 4Na 2 CO 3 + O 2 = 4Na 2 WO 4 + 2Fe 2 O 3 + 4 CO 2).
Kolejne dwa etapy to wymywanie wodą CaWO 4 -> H 2 WO 4 i rozkład gorącym kwasem.
Możesz wziąć różne kwasy - chlorowodorowy (Na 2 WO 4 + 2HCl \u003d H 2 WO 4 + 2NaCl) lub azotowy.
W rezultacie wyodrębnia się kwas wolframowy. Ten ostatni jest kalcynowany lub rozpuszczany w wodnym roztworze NH3, z którego parawolframian jest krystalizowany przez odparowanie.
Dzięki temu możliwe jest otrzymanie głównego surowca do produkcji wolframu - trójtlenku WO 3 o dobrej czystości.
Oczywiście istnieje również sposób otrzymywania WO 3 z użyciem chlorków, gdy koncentrat wolframu traktuje się chlorem w podwyższonej temperaturze, ale ta metoda nie będzie prosta dla zabójcy.
Tlenki wolframu mogą być stosowane w metalurgii jako dodatek stopowy.
Mamy więc trójtlenek wolframu i pozostaje jeden etap - redukcja do metalu.
Są tu dwie metody - redukcja wodoru i redukcja węgla. W drugim przypadku węgiel i zawarte w nim zanieczyszczenia zawsze reagują z wolframem tworząc węgliki i inne związki. Dlatego wolfram wychodzi „brudny”, kruchy, a dla elektroniki bardzo pożądany jest czysty, ponieważ mając tylko 0,1% żelaza, wolfram staje się kruchy i nie da się z niego wyciągnąć najcieńszego drutu na włókna.
Proces techniczny z węglem ma jeszcze jedną wadę - wysoką temperaturę: 1300 - 1400°C.
Jednak produkcja z redukcją wodoru również nie jest darem.
Proces redukcji odbywa się w specjalnych piecach rurowych, ogrzewanych w taki sposób, że poruszając się wzdłuż rury „łódź” z WO3 przechodzi przez kilka stref temperaturowych. W jego stronę płynie strumień suchego wodoru. Odzysk następuje zarówno w strefach „zimnych” (450...600°C) jak i „gorących” (750...1100°C); w „zimnie” - do najniższego tlenku WO 2, a następnie - do pierwiastkowego metalu. W zależności od temperatury i czasu trwania reakcji w strefie „gorącej” zmienia się czystość i wielkość ziaren sproszkowanego wolframu uwalnianego na ściankach „łodzi”.
Tak więc otrzymaliśmy czysty metaliczny wolfram w postaci najmniejszego proszku.
Ale to jeszcze nie jest sztabka metalu, z której można coś zrobić. Metal otrzymuje się metodą metalurgii proszków. Oznacza to, że jest najpierw prasowany, spiekany w atmosferze wodoru w temperaturze 1200-1300 ° C, a następnie przepływa przez niego prąd elektryczny. Metal jest podgrzewany do 3000 °C i następuje spiekanie w monolityczny materiał.
Jednak raczej nie potrzebujemy wlewków ani nawet prętów, ale cienkiego drutu wolframowego.
Jak rozumiesz, tutaj znowu nie wszystko jest takie proste.
Ciągnienie drutu odbywa się w temperaturze 1000°C na początku procesu i 400-600°C na końcu. W tym przypadku podgrzewany jest nie tylko drut, ale także matryca. Ogrzewanie odbywa się za pomocą płomienia palnika gazowego lub grzejnika elektrycznego.
Jednocześnie drut wolframowy po ciągnieniu jest powlekany smarem grafitowym. Powierzchnię drutu należy oczyścić. Czyszczenie odbywa się poprzez wyżarzanie, trawienie chemiczne lub elektrolityczne, polerowanie elektrolityczne.
Jak widać, zadanie uzyskania prostego żarnika wolframowego nie jest tak proste, jak się wydaje. I tutaj opisane są tylko główne metody, na pewno jest wiele pułapek.
I oczywiście nawet teraz wolfram jest drogim metalem. Teraz kilogram wolframu kosztuje ponad 50 dolarów, ten sam molibden jest prawie dwa razy tańszy.
W rzeczywistości istnieje kilka zastosowań wolframu.
Oczywiście główne to radio i elektrotechnika, do której idzie drut wolframowy.
Kolejna to produkcja stali stopowych, które wyróżniają się szczególną twardością, elastycznością i wytrzymałością. Dodany wraz z chromem do żelaza daje tzw. stale szybkotnące, które zachowują swoją twardość i ostrość nawet po podgrzaniu. Służą do wykonywania frezów, wierteł, frezów, a także innych narzędzi skrawających i wiercących (ogólnie w narzędziu wiertniczym jest dużo wolframu).
Ciekawe stopy wolframu z renem - wykonuje się z niego termopary wysokotemperaturowe, pracujące w temperaturach powyżej 2000°C, choć tylko w atmosferze obojętnej.
Cóż, kolejnym ciekawym zastosowaniem są elektrody wolframowe do spawania elektrycznego. Takie elektrody nie podlegają zużyciu i konieczne jest doprowadzenie do miejsca spawania kolejnego drutu metalowego, aby zapewnić jeziorko spawalnicze. Elektrody wolframowe znajdują zastosowanie w spawaniu łukiem argonowym – do spawania metali nieżelaznych takich jak molibden, tytan, nikiel, a także stali wysokostopowych.
Jak widać, produkcja wolframu nie pochodzi z czasów starożytnych.
A dlaczego jest wolfram?
Wolfram można uzyskać tylko przy budowie elektrotechniki - przy pomocy elektrotechniki i dla elektrotechniki.
Brak prądu - brak wolframu, ale też go nie potrzebujesz.
Rudy szeelitu w Rosji, a także w niektórych przypadkach za granicą, wzbogaca się metodą flotacji. W Rosji proces flotacji rud szeelitu na skalę przemysłową prowadzono przed II wojną światową w fabryce Tyrny-Auz. Zakład ten przetwarza bardzo złożone rudy molibdenowo-schelitowe zawierające szereg minerałów wapniowych (kalcyt, fluoryt, apatyt). Minerały wapnia, takie jak schelit, flotowane są kwasem oleinowym, depresja kalcytu i fluorytu jest wytwarzana przez mieszanie w płynnym roztworze szkła bez ogrzewania (długi kontakt) lub z ogrzewaniem, jak w fabryce Tyrny-Auz. Zamiast kwasu oleinowego stosuje się frakcje oleju talowego, a także kwasy z olejów roślinnych (odczynniki 708, 710 itd.) same lub w mieszaninie z kwasem oleinowym.
Typowy schemat flotacji rudy schelitowej przedstawiono na ryc. 38. Zgodnie z tym schematem możliwe jest usunięcie kalcytu i fluorytu oraz otrzymanie koncentratów kondycjonowanych pod kątem trójtlenku wolframu. Hoapatyt nadal pozostaje w takiej ilości, że zawartość fosforu w koncentracie przekracza normy. Nadmiar fosforu usuwa się rozpuszczając apatyt w słabym kwasie solnym. Zużycie kwasu uzależnione jest od zawartości węglanu wapnia w koncentracie i wynosi 0,5-5 g kwasu na tonę WO3.
W ługowaniu kwasem część schelitu, podobnie jak powellit, jest rozpuszczana, a następnie wytrącana z roztworu w postaci CaWO4 + CaMoO4 i innych zanieczyszczeń. Powstały brudny osad jest następnie przetwarzany zgodnie z metodą I.N. Maslenicki.
Ze względu na trudności w uzyskaniu kondycjonowanego koncentratu wolframu, wiele fabryk za granicą wytwarza dwa produkty: bogaty koncentrat i słaby do hydrometalurgicznej przeróbki na wolframian wapnia zgodnie z metodą opracowaną w Mekhanobre I.N. Maslenitsky, - ługowanie sodą w autoklawie pod ciśnieniem z przeniesieniem do roztworu w postaci CaWO4, a następnie oczyszczenie roztworu i wytrącenie CaWO4. W niektórych przypadkach, przy grubo rozsianym scheelicie, wykańczanie koncentratów flotacyjnych prowadzi się na stołach.
Z rud zawierających znaczne ilości CaF2 nie opanowano wydobycia schelitu za granicą metodą flotacji. Takie rudy np. w Szwecji wzbogaca się na stołach. Scheelite porwany z fluorytem w koncentracie flotacyjnym jest następnie odzyskiwany z tego koncentratu na stole.
W fabrykach w Rosji rudy szeelitu są wzbogacane przez flotację, uzyskując kondycjonowane koncentraty.
W zakładzie Tyrny-Auz ruda o zawartości 0,2% WO3 jest wykorzystywana do produkcji koncentratów o zawartości 6о% WO3 z ekstrakcją 82%. W zakładzie Chorukh-Dairon, przy tej samej rudzie pod względem zawartości VVO3, 72% WO3 uzyskuje się w koncentratach o ekstrakcji 78,4%; w zakładzie Koitash, z rudą zawierającą 0,46% W03 w koncentracie, otrzymuje się 72,6% W03 z odzyskiem W03 85,2%; w zakładzie Lyangar w rudzie 0,124%, w koncentratach - 72% z ekstrakcją 81,3% WO3. Dodatkowa separacja słabych produktów jest możliwa dzięki zmniejszeniu strat w odpadach. We wszystkich przypadkach, jeśli w rudzie obecne są siarczki, izoluje się je przed flotacją schelitu.
Zużycie materiałów i energii obrazują poniższe dane, kg/t:
Rudy wolframitu (hubnerytu) wzbogaca się wyłącznie metodami grawitacyjnymi. Niektóre rudy o nierównomiernym i gruboziarnistym rozrzucie, takie jak ruda Bukuki (Transbaikalia), mogą być wstępnie wzbogacone w ciężkie zawiesiny, oddzielające około 60% skały płonnej o uziarnieniu -26 + 3 MM o zawartości nie większej niż 0,03% WO3.
Jednak przy stosunkowo niskiej wydajności fabryk (nie więcej niż 1000 ton/dobę) pierwszy etap wzbogacania przeprowadza się w maszynach osadzarkowych, zwykle zaczynając od wielkości cząstek około 10 mm z grubo rozsianymi rudami. W nowych, nowoczesnych schematach, oprócz maszyn i stołów jiggingowych, stosuje się separatory śrubowe Humphreya, zastępując nimi część stołów.
Progresywny schemat wzbogacania rud wolframu przedstawiono na ryc. 39.
Wykończenie koncentratów wolframu zależy od ich składu.
Siarczki z koncentratów cieńszych niż 2 mm izoluje się metodą ciężkości flotacji: koncentraty po zmieszaniu z kwasem i odczynnikami flotacyjnymi (ksantogenian, oleje) przesyła się do tabeli stężeń; otrzymany koncentrat stołowy CO jest suszony i poddawany separacji magnetycznej. Koncentrat gruboziarnisty jest wstępnie kruszony. Siarczki z drobnych koncentratów ze stołów gnojowicy są izolowane przez flotację pianową.
Jeśli siarczków jest dużo, wskazane jest oddzielenie ich od drenażu hydrocyklonu (lub klasyfikatora) przed wzbogaceniem na stołach. Poprawi to warunki oddzielania wolframitu na stołach oraz podczas wykańczania koncentratów.
Zazwyczaj gruboziarniste koncentraty przed wykończeniem zawierają około 30% WO3 z odzyskiem do 85%. Dla ilustracji w tabeli. 86 pokazuje niektóre dane dotyczące fabryk.
Podczas wzbogacania grawitacyjnego rud wolframitu (hubneryt, ferberyt) ze szlamów o grubości poniżej 50 mikronów wydobycie jest bardzo niskie, a straty w części szlamowej znaczne (10-15% zawartości w rudzie).
Z szlamów przez flotację kwasami tłuszczowymi o pH=10, dodatkowe WO3 można odzyskać do produktów ubogich zawierających 7-15% WO3. Produkty te nadają się do obróbki hydrometalurgicznej.
Rudy wolframitu (hubnerytu) zawierają pewną ilość metali nieżelaznych, rzadkich i szlachetnych. Część z nich podczas wzbogacania grawitacyjnego przechodzi w koncentraty grawitacyjne i jest przenoszona do przeróbki odpadów przeróbczych. Koncentraty molibdenu, bizmutu-ołowiu, ołowiu-miedzi-srebra, cynku (zawierają kadm, ind) i pirytu można izolować metodą selektywnej flotacji z odpadów siarczkowych, a także z osadów, a produkt wolframowy może być również dodatkowo izolowany.
25.11.2019
W każdej branży, w której wytwarzane są produkty płynne lub lepkie: farmaceutyczna, kosmetyczna, spożywcza i chemiczna – wszędzie...
25.11.2019
Do tej pory ogrzewanie lustra to nowa opcja, która pozwala zachować czystą powierzchnię lustra przed gorącą parą po zabiegach wodnych. Dzięki...
25.11.2019
Kod kreskowy to symbol graficzny przedstawiający naprzemienne czarno-białe paski lub inne kształty geometryczne. Stosuje się go jako część znakowania ...
25.11.2019
Wielu właścicieli wiejskich osiedli mieszkaniowych, którzy chcą stworzyć najbardziej komfortową atmosferę w swoim domu, zastanawia się, jak prawidłowo wybrać palenisko do kominka, ...
25.11.2019
Zarówno w budownictwie amatorskim, jak i profesjonalnym bardzo popularne są rury profilowe. Z ich pomocą budują zdolne wytrzymać duże obciążenia ...
24.11.2019
Obuwie ochronne to element wyposażenia pracownika przeznaczony do ochrony stóp przed zimnem, wysokimi temperaturami, chemikaliami, uszkodzeniami mechanicznymi, elektrycznością itp...
24.11.2019
Wszyscy jesteśmy przyzwyczajeni, wychodząc z domu, koniecznie zajrzyjmy w lustro, by sprawdzić swój wygląd i jeszcze raz uśmiechnijmy się do naszego odbicia….
23.11.2019
Od niepamiętnych czasów głównymi sprawami kobiet na całym świecie było pranie, sprzątanie, gotowanie i wszelkiego rodzaju czynności, które przyczyniają się do organizacji komfortu w domu. Jednak wtedy...
Pierwiastkiem chemicznym jest wolfram.
Zanim opiszemy produkcję wolframu, trzeba zrobić krótką dygresję do historii. Nazwa tego metalu jest tłumaczona z niemieckiego jako „krem wilczy”, pochodzenie tego terminu sięga późnego średniowiecza.
Pozyskując cynę z różnych rud zauważono, że w niektórych przypadkach gubiła się, przechodząc w pienisty żużel, „jak wilk pożerający swoją zdobycz”.
Metafora zakorzeniła się, nadając nazwę później otrzymanemu metalowi, jest obecnie używana w wielu językach świata. Ale w języku angielskim, francuskim i niektórych innych językach wolfram nazywa się inaczej, niż metafora „ciężki kamień” (wolfram po szwedzku). Szwedzkie pochodzenie tego słowa związane jest z eksperymentami słynnego szwedzkiego chemika Scheele, który jako pierwszy uzyskał tlenek wolframu z rudy nazwanej później jego imieniem (scheelite).
Szwedzki chemik Scheele, który odkrył wolfram.
Przemysłową produkcję wolframu można podzielić na 3 etapy:
- wzbogacanie rud i produkcja anhydrytu wolframu;
- redukcja do proszku metalicznego;
- uzyskanie metalu monolitycznego.
Wzbogacanie rudy
Wolfram nie występuje w naturze w stanie wolnym, występuje jedynie w składzie różnych związków.
- wolframity
- scheelitów
Rudy te często zawierają niewielkie ilości innych substancji (złoto, srebro, cyna, rtęć itp.), pomimo bardzo niskiej zawartości dodatkowych minerałów, czasami ich wydobycie podczas wzbogacania jest ekonomicznie opłacalne.
- Wzbogacanie zaczyna się od kruszenia i mielenia skały. Następnie surowiec trafia do dalszej obróbki, której metody zależą od rodzaju rudy. Wzbogacanie rud wolframitu odbywa się zwykle metodą grawitacyjną, której istotą jest wykorzystanie połączonych sił ziemskiej grawitacji i siły odśrodkowej, minerały rozdzielają właściwości chemiczne i fizyczne - gęstość, wielkość cząstek, zwilżalność. W ten sposób oddzielana jest skała płonna, a koncentrat doprowadzany jest do wymaganej czystości za pomocą separacji magnetycznej. Zawartość wolframitu w otrzymanym koncentracie waha się od 52 do 85%.
- Scheelit, w przeciwieństwie do wolframitu, nie jest minerałem magnetycznym, więc nie stosuje się do niego separacji magnetycznej. W przypadku rud schelitowych algorytm wzbogacania jest inny. Główną metodą jest flotacja (proces separacji cząstek w zawiesinie wodnej), a następnie zastosowanie separacji elektrostatycznej. Stężenie schelitu może dochodzić do 90% na wylocie. Rudy są również złożone, zawierają jednocześnie wolframity i schelit. Do ich wzbogacania stosuje się metody łączące schematy grawitacyjne i flotacyjne.
Jeżeli wymagane jest dalsze oczyszczanie koncentratu do ustalonych standardów, stosuje się różne procedury w zależności od rodzaju zanieczyszczeń. Aby zredukować zanieczyszczenie fosforem, koncentraty schelitu są traktowane na zimno kwasem solnym, a kalcyt i dolomit są usuwane. Aby usunąć miedź, arsen, bizmut, stosuje się prażenie, a następnie obróbkę kwasami. Istnieją również inne metody czyszczenia.
W celu przekształcenia wolframu z koncentratu w związek rozpuszczalny stosuje się kilka różnych metod.
- Na przykład koncentrat spieka się z nadmiarem sody, otrzymując w ten sposób wolframit sodu.
- Można również zastosować inną metodę - ługowanie: wolfram jest ekstrahowany roztworem sody pod ciśnieniem w wysokiej temperaturze, a następnie neutralizowany i wytrącany.
- Innym sposobem jest potraktowanie koncentratu gazowym chlorem. W procesie tym powstaje chlorek wolframu, który jest następnie oddzielany od chlorków innych metali przez sublimację. Otrzymany produkt można przekształcić w tlenek wolframu lub bezpośrednio przetworzyć na metal pierwiastkowy.
Głównym wynikiem różnych metod wzbogacania jest produkcja trójtlenku wolframu. Co więcej, to on idzie do produkcji metalicznego wolframu. Pozyskiwany jest z niego również węglik wolframu, który jest głównym składnikiem wielu twardych stopów. Istnieje inny produkt bezpośredniego przerobu koncentratów rudy wolframu - żelazowolfram. Wytapiany jest zwykle na potrzeby hutnictwa żelaza.
Odzyskiwanie wolframu
Powstały trójtlenek wolframu (anhydryt wolframu) w następnym etapie musi zostać zredukowany do stanu metalu. Restaurację najczęściej prowadzi się szeroko stosowaną metodą wodorową. Do pieca wprowadzany jest ruchomy pojemnik (łódź) z trójtlenkiem wolframu, po drodze temperatura wzrasta, w jego kierunku podawany jest wodór. W miarę zmniejszania się metalu zwiększa się gęstość nasypowa materiału, objętość załadunku kontenera zmniejsza się o ponad połowę, dlatego w praktyce stosuje się przebieg w 2 etapach, przez różne typy pieców.
- W pierwszym etapie z trójtlenku wolframu powstaje dwutlenek, w drugim z dwutlenku wolframu otrzymuje się czysty proszek wolframu.
- Następnie proszek przesiewa się przez siatkę, dodatkowo rozdrabnia się duże cząstki w celu uzyskania proszku o określonej wielkości ziarna.
Czasami do redukcji wolframu używa się węgla. Ta metoda nieco upraszcza produkcję, ale wymaga wyższych temperatur. Ponadto węgiel i jego zanieczyszczenia reagują z wolframem, tworząc różne związki, które prowadzą do zanieczyszczenia metalami. W produkcji na świecie stosuje się szereg innych metod, jednak pod względem parametrów największe zastosowanie ma redukcja wodoru.
Uzyskiwanie metalu monolitycznego
Jeśli pierwsze dwa etapy przemysłowej produkcji wolframu są dobrze znane metalurgom i stosowane od bardzo dawna, to do uzyskania monolitu z proszku konieczne było opracowanie specjalnej technologii. Większość metali uzyskuje się przez proste topienie, a następnie odlewanie do form, z wolframem ze względu na jego główną właściwość - nietopliwość - taki zabieg jest niemożliwy. Metoda otrzymywania zwartego wolframu z proszku, zaproponowana na początku XX wieku przez amerykańskiego Coolidge'a, jest nadal stosowana z różnymi odmianami w naszych czasach. Istotą metody jest to, że proszek pod wpływem prądu elektrycznego zamienia się w monolityczny metal. Zamiast zwykłego topienia, aby uzyskać metaliczny wolfram, należy przejść kilka etapów. W pierwszym z nich proszek jest prasowany w specjalne pręty-pręty. Następnie pręty te poddawane są procedurze spiekania, która odbywa się w dwóch etapach:
- Najpierw w temperaturze do 1300ºС pręt jest wstępnie spiekany w celu zwiększenia jego wytrzymałości. Zabieg przeprowadzany jest w specjalnym szczelnym piecu z ciągłym dopływem wodoru. Do dodatkowej redukcji wykorzystywany jest wodór, który wnika w porowatą strukturę materiału, a przy dodatkowej ekspozycji na wysoką temperaturę powstaje czysto metaliczny kontakt pomiędzy kryształami spieku. Shtabik po tym etapie jest znacznie utwardzony, tracąc do 5% wielkości.
- Następnie przejdź do głównego etapu - spawania. Proces ten odbywa się w temperaturach do 3 tys.ºC. Słupek jest mocowany za pomocą styków zaciskowych i przepływa przez niego prąd elektryczny. Na tym etapie wykorzystywany jest również wodór – jest on potrzebny do zapobiegania utlenianiu. Stosowany prąd jest bardzo wysoki, dla prętów o przekroju 10x10 mm wymagany jest prąd około 2500 A, a dla przekroju 25x25 mm - około 9000 A. Stosowane napięcie jest stosunkowo małe, od 10 do 20 V. Dla każdej partii metalu monolitycznego najpierw spawany jest pręt testowy, który służy do kalibracji trybu spawania. Czas trwania spawania zależy od wielkości pręta i zwykle waha się od 15 minut do godziny. Ten etap, podobnie jak pierwszy, również prowadzi do zmniejszenia rozmiaru wędki.
Gęstość i wielkość ziarna otrzymanego metalu zależą od początkowej wielkości ziarna pręta i od maksymalnej temperatury zgrzewania. Utrata wymiarów po dwóch etapach spiekania wynosi do 18% długości. Gęstość końcowa wynosi 17–18,5 g/cm².
Aby uzyskać wysoko oczyszczony wolfram, stosuje się różne dodatki, które odparowują podczas spawania, na przykład tlenki krzemu i metali alkalicznych. W miarę nagrzewania dodatki te odparowują, zabierając ze sobą inne zanieczyszczenia. Proces ten przyczynia się do dodatkowego oczyszczenia. Przy stosowaniu prawidłowego reżimu temperaturowego i braku śladów wilgoci w atmosferze wodoru podczas spiekania, za pomocą takich dodatków stopień oczyszczenia wolframu można zwiększyć do 99,995%.
Produkcja wyrobów z wolframu
Pozyskiwany z pierwotnej rudy po opisanych trzech etapach produkcji monolityczny wolfram posiada unikalny zestaw właściwości. Oprócz ogniotrwałości charakteryzuje się bardzo wysoką stabilnością wymiarową, zachowaniem wytrzymałości w wysokich temperaturach oraz brakiem naprężeń wewnętrznych. Wolfram ma również dobrą ciągliwość i ciągliwość. Dalsza produkcja najczęściej polega na ciągnięciu drutu. Są to procesy stosunkowo proste technologicznie.
- Półfabrykaty trafiają na obrotową maszynę do kucia, gdzie następuje redukcja materiału.
- Następnie przez przeciąganie uzyskuje się drut o różnych średnicach (ciągnienie polega na przeciąganiu pręta na specjalnym sprzęcie przez zwężające się otwory). Dzięki temu można uzyskać najcieńszy drut wolframowy o całkowitym stopniu odkształcenia 99,9995%, a jego wytrzymałość może osiągnąć 600 kg / mm².
Wolfram zaczęto stosować we włóknach lamp elektrycznych jeszcze przed opracowaniem metody produkcji plastycznego wolframu. Rosyjski naukowiec Lodygin, który wcześniej opatentował zasadę używania żarnika do lampy, w latach 90. XIX wieku zaproponował użycie drutu wolframowego skręconego w spiralę jako takiego żarnika. Jak uzyskano wolfram do takich drutów? Najpierw sporządzono mieszaninę proszku wolframowego z dodatkiem plastyfikatora (np. parafiny), a następnie wyciśnięto z tej mieszanki przez otwór o określonej średnicy cienką nić, osuszono i wyprażono w wodorze. Otrzymano dość kruchy drut, którego prostoliniowe segmenty były przymocowane do elektrod lampy. Próbowano uzyskać zwarty metal innymi metodami, jednak we wszystkich przypadkach kruchość nici pozostawała krytycznie wysoka. Po pracach Coolidge'a i Finka produkcja drutu wolframowego zyskała solidną bazę technologiczną, a przemysłowe zastosowanie wolframu zaczęło szybko rosnąć.
Lampa żarowa wynaleziona przez rosyjskiego naukowca Lodygina.
Światowy rynek wolframu
Wielkość produkcji wolframu wynosi około 50 tysięcy ton rocznie. Liderem w produkcji, a także w konsumpcji są Chiny, kraj ten produkuje około 41 tys. ton rocznie (dla porównania Rosja produkuje 3,5 tys. ton). Obecnie ważnym czynnikiem jest przetwarzanie surowców wtórnych, zwykle złomu węglika wolframu, wiórów, trocin i sproszkowanych pozostałości wolframu, takie przetwarzanie zapewnia około 30% światowego zużycia wolframu.
Włókna z wypalonych żarówek praktycznie nie są poddawane recyklingowi.
Światowy rynek wolframu wykazał ostatnio spadek popytu na włókna wolframowe. Wynika to z rozwoju alternatywnych technologii w dziedzinie oświetlenia – świetlówki i LED agresywnie wypierają tradycyjne żarówki zarówno w życiu codziennym, jak i w przemyśle. Eksperci przewidują, że w najbliższych latach zużycie wolframu w tym sektorze będzie spadać o 5% rocznie. Popyt na wolfram jako całość nie maleje, spadek stosowalności w jednym sektorze jest równoważony wzrostem w innych, w tym w branżach innowacyjnych.