6、稀有金属冶金学1220.ppt

第六章 稀有金属冶金学 　　　　　 ——钨冶金学 6.1概论 一.稀有金属的概念 1.在地壳中比较分散，或其矿物没有特征； 2.制取困难； 3.应用较迟；许多稀有金属到二十世纪才大量应用。 6.1概论 二、稀有金属在国民经济中的地位 在能源方面：稀有放射金属是重要的核燃料。 在化学工业方面：象钛、钽、铌等材料具有耐高温高压，耐腐蚀等性能，是优良的耐高温高压，抗腐蚀化工设备材料。 6.1概论 在电子工业中：锗是主要的半导体材料；铌、钨、钼、钛、锆、铟、镓等都是电子工业中重要的材料； 在钢铁工业中：稀土和稀有高熔点金属是优质钢的重要添加剂。 超硬材料方面：稀有高熔点金属的碳化物广泛用作为硬质合金。 6.1概论 三、稀有金属生产的主要阶段 生产流程各不相同，但总体来说可分为以下四个阶段： 1、精矿分解 2、提取纯化合物 3、金属生产 4、高纯(或致密化)生产 6.1概论 四、稀有金属冶金过程的特点 1、矿石品位低，成分复杂； 2、冶金流程较复杂，多阶段性，规模小但技术含量高； 3、相似元素的分离、综合利用、三废治理相当重要； 4、使用形式多样化。 四、稀有金属冶金过程的特点 5、生产流程往往不太成熟，不定型。 6、提取过程与材料生产过程具有不可分割性 1） 中间化合物或金属直接用作材料； 2 ）用化学冶金的方法生产各种化合物材料。 五、钨资源与生产方法 　1.钨的性质 物理性质：高熔点、高沸点、低蒸汽压、高密度、高机械强度、良好导电性； 化学性质：高度的稳定和抗腐蚀性，钨可生成的不同价态的各种氧化物和各种同多酸杂多酸及其盐。 五、钨资源与生产方法 　2.钨的用途 1）碳化钨硬质合金－刀具、磨具、钻头等 2）钢铁合金原料－制造各种特种钢铁材料 3）电子电工材料－灯丝、触头、加热元件 4）航空航天工业－各种耐热耐磨蚀部件 5）军事工业－各种武器装备的材料 6）其它－耐腐蚀器具，化合物和等 五、钨资源与生产方法 　3.钨矿石 目前具有工业价值的钨矿物主要有： 黑钨矿：钨酸铁和钨酸锰的类质同晶混合 　　　　　物[(Fe,Mn)WO4]; 白钨矿：以钨酸钙(CaWO4)作为钨的存在 　　　　　形式的一种钨矿物。 钨矿中常伴有钼、锡、铜、铁、砷、磷的矿物； 经选矿得到的钨精矿含WO3为50－70%。 五、钨资源与生产方法 　4.钨的生产方法 1）采用各种分离方法，得到纯钨化合物 2）通过还原等方法得到纯钨粉 3）用粉未冶金的方法得到致密钨材和碳化钨材。即： 钨精矿　 纯钨化合物　 钨粉　 钨材 六、我国钨业状况 我国是钨矿的资源大国，也是生产、出口大国，钨矿是我国传统优势矿种。 我国的钨保有储量（WO3）123万吨，基础储量265万吨，资源量262万吨，资源总量527万吨。钨储量居世界第一位，占世界总储量的41%。矿带上有新的发现，具有一定的潜力。 六、我国钨业状况 我国的钨矿主要分布在江西、湖南南部和广东、广西北部的华南成矿带上，近年来在秦岭、祁连成矿带上有新的发现，具有一定的潜力。 著名的钨矿有大吉山、西华山、盘古山、归美山，瑶岗仙、柿竹园、汝城、香花岭、广西的富贺钟等。  我国重要的钨工业企业（2003年产值） 1.株洲硬质合金集团（11亿元） 2.自贡硬质合金有限责任公司（8.82亿元） 3.江西稀有稀土金属钨业集团公司（11.54亿元） 4.厦门钨业股份有限公司（10亿元） 但2003年民企的发展很快，如：江西崇义章源钨制品有限公司，湖南衡东有色选冶厂，等，在江浙等地都有不少的民企进入硬质合金和钨材加工业中来。  钨 冶 炼 原 则 流 程  　　　　　　　钨精矿 　　　　　　纯钨化合物　 　　　　　　　 钨粉　 　　　　　　 　 钨材  纯化合物的制备，是钨生产中最复杂的步骤的，由于矿石分解方法，溶液净化方法的不同而不同。 　其过程可以简单表示为：　 6.2 纯钨化合物的制备 原 理： 采用各种方法分解矿物，使钨精矿分解和部分杂质进入溶液中与脉石分离，然后通过净化除杂与杂质分离，得到纯的钨化合物。 一是从矿石中把钨与脉石分离，二是要把钨与溶液中的杂质分离。 一、钨精矿的分解 可分为两大类： 　酸法：用盐酸处理矿石，使钨以不溶物与可溶的杂质分离。 　碱法：用各种碱处理矿石，使钨以可溶性盐进入溶液中。 1.碱法分解 就是用碱来处理含钨矿物，使其中的钨转化为可溶性的钨酸钠进入溶液中。 　1）苏打溶液压煮法： 可处理白钨矿也可处理黑钨矿。但更宜于处理白钨矿，特别是低品位的白钨矿。 其实质就是在高温高压下，使钨的矿物与苏打作用，生成可溶性的Na2WO4进入溶液中。 1.碱法分解 2）苛性钠溶液分解法 是处理黑钨矿的主要方法。 主要反应： FeWO