Спосіб витягнення вольфраму із вторинної вольфрамовмісної сировини

Спосіб витягнення вольфраму з вторинної вольфрамовмісної сировини, що включає подрібнення відходів, обробку подрібненої сировини хімічним реагентом при нагріванні протягом визначеного часу, промивання продукту взаємодії нагрітою водою та його сушіння, який відрізняється тим, що відходи подрібнюють до фракції 0,05-0,1мм, обробляють її розчином 40-50% сульфатної кислоти при 338-358К, промивають твердий продукт взаємодії дистильованою водою, що нагріта до 293К протягом 35-55 хвилин, а потім сушать при температурі 348±10К і додатково обробляють магнітним полем силою 0,3-0,4Тл. (11) (21) u200808190 (22) 17.06.2008 (24) 25.03.2009 (46) 25.03.2009, Бюл.№ 6, 2009 р. (72) БУТЕНКО АНАТОЛІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, UA, РЕЗНІЧЕНКО ВЯЧЕСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, ТИТАРЧУК ЮЛІЯ ВОЛОДИМИРОВНА, UA, СЕМЧЕНКО ГАЛИНА ДМИТРІВНА, UA, ЛОБОЙКО ОЛЕКСІЙ ЯКОВИЧ, UA, РУСІНОВ ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ, UA, МАРКОВА НАТАЛІЯ БОРИСІВНА, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", UA, НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ФІЗИКОХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ, UA 3 39938 здійснюють за вказаною вище класичною схемою [2]. Відомий спосіб дає можливість виділити вольфрам із вторинної вольфрамовмісної сировини, але він є недостатньо технологічним, оскільки процес вилучення вольфраму, відповідно до запропонованого способу, потребує як і в [1] проведення численних технологічних операцій, пов'язаних зі значними витратами енергії, що супроводжується втратами вольфрамовмісної сировини. В результаті ступінь вилучення вольфраму по цьому способу становить в середньому лише 94%. До того ж, важко погодитись із думкою авторів про можливість "сплавління" подрібненої вольфрамовмісної сировини із сумішшю (Na2CO3+NH4NO3) через те, що температура плавління Na2CO3 дорівнює 1024К, а інший компонент суміші NH4NO3 набагато раніше температури початку "сплавління" з кальцінованою содою послідовно розкладається по мірі підвищення температури до 923К в дві стадії відповідно до рівняннь реакцій: NH4NO3 ® N2O+2Н2О (573К), (8) N2O ® 2N2+O2 (773К), (9) До значних недоліків способу можна віднести також досить великий розмір кусків сплаву, які утворилися при подрібненні вихідної сировини, що негативно впливає на швидкість процесу "сплавлення", який більш правильно можна вважати процесом спечення з утворенням вольфрамату натрію згідно з рівняннями реакцій: NH4NO3 ® N2+О2, (10) 2W+3O2 ® 2WO3, (11) WO3+Na2CO3 ® Na2WO4+CO2, (12) або сумарно: NH4NO3+Na2CO3+2W ® Na2WO4+N2+CO2, (13) Задачею даної корисної моделі є спрощення способу вилучення вольфраму при переробці вторинної вольфрамовмісної сировини, збільшення ступеню вилучення й чистоти отриманого вольфраму з одночасним зниженням енерговитрат на процес. Технічний результат досягають тим, що у запропонованому рішенні, спосіб вилучення вольфраму, включає подрібнення вторинної вольфрамовмісної сировини до розмірів частинок не більше 50мкм, обробку отриманого порошку розчином 4 сульфатной кислоти з масовою часткою H2SO4 50% при 338-358К, промивання її дистильованою водою до негативної проби на йони SO42- (до зникнення помутніння розчину ВаСl2 в слабкокислому середовищі); сушіння при 348±10К; обробку виділеного за допомогою такого способу вольфрамового порошку магнітним полем із значенням магнітної індукції 0,35±0,05Тл; вилучення вольфраму при застосуванні даного способу становить 99%, за ніколем-99,6%, за залізом-99,45%, це важливо для одержання чистого цільового продукту - вольфраму. Принципова відмінність запропонованого способу у тому, що переведення вторинної вольфрамовмісної сировини, попередньо подрібненого до порошку з розмірами частинок не більше 50мкм, із наступною хімічною та магнітною обробкою дозволяє отримати метал за схемою: Сплав металу ® метал, (14) виключаючи процес синтезу чисельних проміжних хімічних сполук, як це передбачається в найближчому аналозі [3] за схемою: Сплав металу ® Na2WO4 ® 1 ® 2 ® 3 ® 4 ® 5 ® 6 ® 7 ® метал. (15) Додаткове подрібнення вихідної вторинної вольфрамовмісної сировини дозволяє значно підвищити його реакційну здатність при взаємодії з хімічними реагентами, зокрема - з сульфатною кислотою, що дає можливість знизити її максимальну концентрацію до 45%, виключаючи, таким чином, утворення оксиду сульфуру (IV), що забруднює довкілля, а отже, проводити процес вищолочення ніколю і заліза відповідно до рівнянь реакцій: Me+H2SO4 ® MeSO4+Н2, (16) де Me-Fe, Ni. При цьому вдається знизити температуру обробки і час проведення процесу. Перевагою запропонованого способу є ще те, що водень, який утворюється під час реакції (16) на відміну від СО2 (12) не створює парникового ефекту, а при утилізації може бути використаним за необхідністю. Запропонований спосіб дозволяє довести ступінь чистоти отриманого вольфраму до 99,96%. Конкретні приклади здійснення способу вилучення вольфраму з вторинної вольфрамовмісної сировини наведено у таблиці. Таблиця Спосіб вилучення вольфраму з вольфрамовмісної сировини №п/п 1 1 2 Найменування показників 2 Вихідна вторинна вольфрамовмісна сировина Подрібнення сировини до розміру фракції, MM Параметри Поза межею 3 Сплав ВНЖ-88 1 2 3 6 Сплав ВНЖ-88 Поза межею 7 Сплав ВНЖ-88 Найближчий аналог 8 4 Сплав ВНЖ-88 5 Сплав ВНЖ-88 0,01 0,025 0,05 0,075 0,1 10-100 скрап 5 39938 6 Продовження таблиці 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 Використання і обробка подрібненої сировини реагентом, що вилучає вольфрам, % мас. реагента Температура обробки реагентом по п.3,К Час обробки реагентом, хв. Температура води при промиванні вольфрамовмісного продукту, що утворився, К Кількість промивань Температура сушіння, К Температура розкладання синтезованого вольфрамвмісного продукту, H2WO4, К Температура відновлення вольфрамовмісного продукту WO3 воднем, К Обробка магнітним полем, Тл Середній ступінь вилучення вольфраму, % Чистота отриманого вольфраму, % 3 4 5 6 7 8 H2SO4, 35 H2SO4, 40 H2SO4, 45 H2SO4, 50 H2SO4, 55 Na2CO3+NH4NO3 зі 100%-вим надлишком 328 338 348 358 368 923 25 35 45 55 65 120 293 293 293 293 293 353-373 1 328 1 338 1 348 1 358 1 368 2 393 373 1173-1473 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 97 98 99 99 98,9 94 98,9 99,0 99,96 99,96 99,96 98,5 За даними таблиці максимальний ступінь вилучення вольфраму і чистота продукту були досягнуті у прикладі 2. Приклад 2. Вторинну сировину у вигляді сплаву ВНЖ-88 подрібнюють до фракції розміром не більш ніж 50мкм. Отриманий порошок обробляють хімічним реагентом - 45%-вим розчином H2SO4, що нагрівають до 348 К, протягом 45 хвилин. Твердий продукт, що утворився, промивають водою кімнатної температури (293К) до відсутності йонів SO42-, висушують при 348К і обробляють магнітним полем із значенням магнітної індукції 0,35Тл. При цьому досягається чистота вилученого вольфраму 99,96%, із ступенем вилучення - 99%, що загалом на 5% вище, ніж у найближчому аналолі. В порівнянні з відомими аналогічними рішеннями запропонована корисна модель має такі пе Комп’ютерна верстка О. Рябко реваги: - суттєво спрощується процес вилучення вольфраму з вторинної сировини; - знижуються енерговитрати щодо обробки вторинної сировини хімічним реагентом; - запобігає забрудненню навколишнього середовища; - досягається вища чистота вилученого вольфраму; - збільшується вихід цільового продукту на 45%. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР №44352, кл. С22В34/36, 1934. 2. Степаненко О.М., Рейтер Л.Г., Ледовських В.М., Іванов С.В. Загальна та неорганічна хімія. Київ, "Педагогічна преса", - 2000, ч.2., - С 580. 3. Патент РСР №66833, кл. С22В34/36, 1979. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601