[发明专利]超声波微波水热协同强化制备高纯仲钨酸铵的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及制备仲钨酸铵的领域，具体为一种利用超声波微波水热协同强化制备高纯仲钨酸铵的方法和设备。

背景技术

仲钨酸铵（APT）是生产钨粉、钨丝、钨基合金和所有钨材的重要中间化合物，也是我国的大宗出口商品。由于遗传关系，APT的晶体特性如晶体形貌、晶格参数、平均粒度和粒度分布、松装比重和流动性对后续粉末冶金产品钨粉、钨丝和钨合金的材料性能影响极大，因而高性能钨材料的开发，对从溶液中结晶产品即APT的粒度、松比、流动性、晶体形貌和晶格参数等特性提出了越来越高的要求。特别值得指出的是，高均一性单晶APT粉体制取的钨粉由于材料的缺陷少，压实密度高，是制取抗高温、抗下垂、抗断裂、抗冲击钨丝的优良材料。主要应用领域为高性能、高密度合金及抗震钨丝，以及微型钻等产品。在APT微细晶体大量结晶过程中，伴随着十分复杂的聚合化学反应，由于晶粒尺寸小、数量大，范德华力和盐桥效应显著，晶体十分容易团聚，国内外制取的APT均为复晶连生体，粒度性能也难以控制，较大的增加了高质量钨材料的生产难度。因而研究高纯APT的制取技术，以制备高性能的钨粉、硬质合金、高密度合金，属国民经济和社会发展中需迫切需要解决的科技问题，有着广泛的应用前景。

目前，常见的由钨矿物原料制取APT的传统工艺为：

①白钨矿及黑白钨混合矿→碱压煮→离子交换→蒸发结晶制取APT。

②白钨矿及黑白钨混合矿→碱压煮→镁盐净化→萃取转型→蒸发结晶制取APT。

其工艺流程图见附图1。图中，含抑制剂的稀释水，所述的抑制剂为钙盐，因为在低品位的钨矿原料NaOH分解过程中，原料中的P、As、Si等都在不同程度上浸出，因此需要添加抑制剂抑制上述杂质的浸出。而加入钙盐的抑制剂后，能够有效地将P、As、Si等杂质已难溶钙盐的形态抑制在渣中。解析剂为NH₄Cl+NH₄OH。

由图可看出，国内多数厂家以钨矿为原料制取APT的工艺流程存在以下问题：

(l) 多数厂家分解后的余碱没有回收利用，只是在交后液排放时采用简单的酸中和处理的办法，既不利于节约生产成本又增加了无机盐废物。只有少数厂家通过蒸发浓缩粗钨酸钠溶液，结晶析出钨酸钠晶体后将碱母液返回浸出矿石，能回收利用约80-90%的过剩碱。多数厂家选择不回收利用余碱的原因主要有以下几点:

① 回收碱的成本高。一般每回收lt碱的直接能耗成本是碱本身价值的l-1.5倍，处理低品位矿时单位产品的生产成本还会成倍上升，多数厂家难以接受。

② 在处理低品位矿或复杂矿时，由于原料中带来的选矿药剂会引起蒸发浓缩时起泡，严重时会导致生产无法进行，增加了操作的难度。

③ 结晶析出的钨酸钠晶体与碱分离困难，对设备的要求较高，同时增加了较多的设备投资和设备的维护、运行成本。

④ 增加了处理工序，工人的劳动强度增大。

(2) 沉淀除铝过程使用了较昂贵的含铜试剂，当处理高铝矿时，生产成本高。钨矿中伴生的铝在分解时90%以上被同时浸出，一般工业生产中用沉淀法除铝时，每沉淀1kgMO需耗金属铜2-3kg。

综上所述，当前普遍采用的钨冶炼流程存在余碱难以回收，以及处理高铝矿时除相成本高的不足，需要加以改进。

另外，现有的制备高纯仲钨酸铵的方法和设备生产出来的高纯仲钨酸铵杂质含量均比较高，生产达不到高纯仲钨酸铵的要求，因此需要提供一种更好的制备方法及设备。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种超声波微波水热协同强化制备高纯仲钨酸铵的方法和设备，以解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

超声波微波水热协同强化制备高纯仲钨酸铵的设备，即结晶器，它包括微波炉，所述微波炉包括炉门、炉体和开门按钮，所述炉体内设有磁力搅拌器、微波发生器和故障检测模块，炉体的内腔中设有托盘，托盘上设置的压力传感器上放置三口烧瓶，所述内腔侧壁上的传感器插座连接温度传感器；所述炉体顶部的安装座上安装有超声波发生器和二通玻璃管，所述超声波发生器上端分别连接进水管和出水管，下端连接钛合金探头；钛合金探头和温度传感器均固定在三口烧瓶内部，二通玻璃管下端连接三口烧瓶的一个侧口；所述温度传感器和压力传感器通过变送器连接继电器，继电器分别连接超声波发生器和微波发生器，所述微波发生器连接故障检测模块，故障检测模块另一端连接继电器。

所述炉体上还设有USB接口和液晶显示屏。

所述内腔侧壁上设有摄像头，摄像头连接继电器。