钨是我国的丰产金属，我国钨的储量世界第一。20世纪七八十年代以前，我国钨冶炼与其他金属冶炼一样，一直采用国外技术，钨冶炼的整体水平与国外有一定差距。

自20世纪80年代钨业"打翻身仗"开始，我国的钨冶炼技术有了很大发展。在老一辈科学家李洪桂、胡兆瑞等的带领下，我国冶金科技工作者通过大量艰苦工作，开发出一批独具特色的、世界领先的钨冶炼新工艺，例如，NaOH分解白钨矿的工艺(过去美俄学者基于理论研究都认为是不可能的)、钨酸钠离子交换工艺(一个单元过程可同时实现转型和净化)、选择性沉淀法除相似元素钼和其他杂质(简单高效、易操作，不产生有害气体。而国外至今仍使用MoS?3沉淀法，生产过程中产生大量的H?2S等有害气体)。这些工艺均已成功地应用于钨冶炼生产，我国的钨冶炼技术水平跃居世界先进水平。

作者有幸在20世纪80-90年代投身于赵天从、李洪桂先生门下，从事钨湿法冶金的基础理论和新工艺研究。本书是对过去20余年所做工作的系统化总结。

本书内容共分五章，包括钨冶金概况、钨的物理化学性质、钨矿物浸出理论、钨酸盐溶液的净化、钨的离子交换等。

在钨矿物浸出热力学方面，通过计算对各种分解工艺进行了较为详尽的理论分析，着重介绍了"赝三元相图法"，使用该法在传统热力学的框架内成功地解释了NaOH分解白钨矿(国外曾认为不可能)的原理，并对Na?2CO?3分解白钨矿的某些实验现象给出了合理解释。针对钨矿浸出动力学，总结了机械活化强化浸出的研究成果，用分形理论解释了活化导致的动力学参数的变化原因，并针对我们所研究的热球磨工艺及设备，系统分析了影响操作的各种因素，提出了相应的优化对策。

在钨酸盐净化理论方面，针对相似元素钼的深度分离，总结了依据被分离对象的分子特性差异定向寻找高效分离试剂的理论和实践情况，并具体介绍了利用药物化学和结晶矿物学等方法建立选择性判据的方法。

在离子交换方面，针对传统离子交换工艺只能处理低浓度料液，生产过程中不得不大幅度稀释溶液并导致大量废水排放的问题，系统研究了钨离子交换过程的平衡行为和动力学过程;在理论研究基础上，提出了减少废水排放并提高钨回收率的方法。

与上述内容对应的一系列研究工作分别得到了国家自然科学基金、国家科技支撑计划、国家高技术研究发展计划( "863"计划)、湖南省自然科学基金以及国内钨业界等的支持，研究成果在国内获得了广泛应用，其中钨钼深度分离工艺的推广面达96%以上。

在本书撰写过程中，恩师李洪桂等人给予了热情鼓励和支持，研究生陈星宇、曹才放、李江涛、何利华、刘旭恒、梁勇、杨亮、涂松柏、梁新星、张家靓、曹雪娇、肖露萍、刘晶、王识博、胡宇杰、郭持皓、卢江波、高利利、史海燕、石玉臣、黄少波、胡芳、徐冬、谢昊、孙放、郝明明、许晓阳、龙双、杨安享等对本书涉及的实验、数据处理、图表绘制、文献汇编及整理、文字录入、校对等做了很多工作，付出了艰辛的劳动，没有他们的帮助，这本书是不可能呈现给读者的。此外，中南大学领导和中国钨业协会对本书的撰写也给予了鼓励和帮助。

由于作者水平有限，书中不当之处在所难免，恳请读者批评指正。

ISBN:9787302305071

定价:80元

印次:1-1

装帧:精装

印刷日期:2012-12-19

目 录

第1章 绪论1

1.1 钨冶金工业的发展1

1.2 钨及其化合物的应用1

1.3 钨矿类型及其资源现状4

1.3.1 钨矿物类型4

1.3.2 世界钨资源现状5

1.3.3 我国钨资源现状7

1.3.4 钨再生资源利用11

1.4 钨的生产与消费14

1.4.1 国际钨的生产及消费14

1.4.2 国内钨的生产及消费16

1.5 钨矿分解工艺21

1.5.1 基于生成可溶性钙盐的分解工艺21

1.5.2 基于生成难溶性钙盐的分解工艺23

1.6 钨酸盐溶液净化除钼工艺28

1.6.1 利用钨亲氧、钼亲硫的性质差异29

1.6.2 利用钨酸根和钼酸根酸化过程的行为差异33

1.6.3 利用氧化物对钨、钼吸附行为的差异34

1.6.4 利用钼可形成阳离子的性质差异35

1.6.5 利用钼较钨易于被还原的性质差异35

1.6.6 利用过氧化氢与钨钼配合能力的差异36

1.7 钨浸出液提取钨工艺37

1.7.1 沉淀法制取钨酸工艺37

1.7.2 溶剂萃取工艺37

1.7.3 离子交换工艺39 参考文献40

第2章 钨及其化合物的物理化学性质50

2.1 金属钨的性质50

2.1.1 钨的物理性质50

2.1.2 钨的化学性质53

2.2 钨的主要化合物及其性质54

2.2.1 钨的氧化物54

2.2.2 钨酸及正钨酸盐55

2.2.3 钨的同多酸及其盐57

2.2.4 钨的杂多酸及其盐59

2.2.5 钨的卤化物及卤氧化物60

2.2.6 钨的碳化物及硫化物61

2.3 高浓度Na?2WO?4-NaOH-H?2O系的热力学性质62

2.3.1 Pitzer理论简介63

2.3.2 Na?2WO?4-NaOH-H?2O体系的Pitzer参数67

2.3.3 Pitzer参数的应用与验证71

参考文献73

第3章 钨矿物浸出过程的分析75

3.1 浓度对数图在钨矿物浸出中的应用75

3.1.1 热力学数据的选取76

3.1.2 钨矿物在不同酸碱性溶液中的稳定性78

3.1.3 碳酸钠浸出白钨矿的热力学分析81

3.1.4 碳酸钠浸出黑钨矿的热力学分析85

3.1.5 磷酸钠浸出白钨矿的热力学分析91

3.1.6 氟化钠浸出白钨矿的热力学分析93

3.1.7 EDTA浸出白钨矿的热力学分析95

3.1.8 硅酸钠浸出白钨矿的工艺99

3.2 赝三元系相图在钨矿物浸出中的应用106

3.2.1 NaOH分解白钨矿106

3.2.2 Na?2CO?3分解白钨矿115

3.3 钨矿浸出动力学121

3.3.1 白钨矿的浸出动力学121

3.3.2 黑钨矿的浸出动力学128

3.4 碱法热球磨工业实践中的几个问题134

3.4.1 磨球运动状态134

3.4.2 分解过程中产生的可燃气体142

3.4.3 分解反应的热效应142

3.4.4 热球磨机的大型化143

参考文献147

第4章 含钨溶液的净化除杂151

4.1 钨冶炼过程中杂质磷、砷等的抑制151

4.1.1 镁盐沉淀法除磷、砷151

4.1.2 浓缩结晶抑制磷、砷析出168

4.2 硫化除杂过程的分析173

4.2.1 钨钼硫化反应的热力学分析173

4.2.2 砷硫化反应的热力学分析181

4.3 选择性沉淀法除钼187

4.3.1 除钼新工艺的理论188

4.3.2 采用铜盐从含钨溶液中除钼196

4.3.3 不同金属硫化物对钨溶液除钼的影响201

4.4 宏量钨钼的分离204

4.4.1 宏量钨钼分离的思路205

4.4.2 ABO?4型钨酸盐和钼酸盐的晶体结构207

4.4.3 二价金属离子沉淀钨钼的行为213

4.4.4 钨钼沉淀行为的讨论222

参考文献223

第5章 钨冶炼过程中的离子交换230

5.1 概述230

5.2 钨离子交换的基本原理231

5.2.1 离子交换吸附机理232

5.2.2 经典离子交换的工艺过程233

5.2.3 钨离子交换研究现状235

5.3 钨离子交换的反应工程238

5.3.1 重力对离子交换柱中流体的影响238

5.3.2 不同进料模式下离子交换柱的反应239

5.4 钨离子交换的反应动力学249

5.4.1 概述249

5.4.2 离子交换过程的机理252

5.4.3 离子交换过程的动力学253

5.4.4 钨离子交换过程的动力学255

5.5 钨离子交换过程中的杂质行为262

5.5.1 氯离子对离子交换的影响262

5.5.2 OH?-对离子交换的影响266

5.6 高浓度钨的离子交换270

5.7 钨冶炼工艺中离子交换法的模拟272

5.7.1 离子交换模拟的理论基础272

5.7.2 离子交换过程的模拟274

5.7.3 静态离子交换数据的获得及模拟方程276

5.7.4 模拟计算的验证276

5.7.5 模型的应用277

参考文献280

钨尾矿综合应用途径可分为两类:回收有价金属矿物或非金属矿和整体利用，整体利用主要包括钨尾矿制备建筑材料等。钨尾矿得到了合理利用后，可以从钨尾矿回收有价金属钨、铋和钼，也可以回收非金属矿萤石和石榴子石。钨尾矿应用于建筑行业，用于水泥工业和微晶玻璃等。钨尾矿主要成分为硅、铝的氧化物，并含有钙，与传统建筑材料较为相似，同时钨尾矿颗粒较细，用于建筑材料不需要再作破碎处理，能耗和成本较低，具有天然的优势。

水泥工业传统的氟硫矿化剂用于水泥工业，可减少氟硫的污染，变废为宝，对水泥工业的可持续发展也有着重要的意义。

利用钨尾矿作为生产水泥的原料，减少萤石掺加量，生料中WO3的质量分数为1x10~6x10时，可改善生料易烧性，有利于水泥熟料矿物艾利特的形成，且钨的逸出率几乎为零，并可减少铅、汞和氟的逸放，可作为环保型水泥熟料矿化剂。

利用钨尾矿作为水泥熟料的原料之一，取代了水泥窖氟硫的污染并利用了废弃资源，节约能耗，降低成本，但钨尾矿作生产水泥的原料需控制其掺加量，过量会产生副作用。

将钨尾矿用于水泥生产，所得产品各方面均满足相关要求，最大烧损为2.6%，其中铅、铜等有害元素均低于相应标准，但随着钨尾矿的增加产品流动性和抗压强度有所下降。

微晶玻璃是一种亮度高、韧性强的新型建筑材料。早在20世纪60年代初前苏联就进行了尾矿制备微晶玻璃的研究和生产，后来在许多国家得到发展，并形成规模化生产。

以钨尾矿为主要原料，用量为55%~75%，不添加晶核剂，采用浇注成型法制备出钨微晶玻璃，其主晶相为β-硅灰石，其核化析晶机理属于表面成核析晶，工艺简单，成本廉价。

以钨尾矿、长石、石灰石、芒硝和纯碱为主要原料，以萤石和磷矿石为晶核剂，采用熔融法制备了乳白色钨尾矿微晶玻璃，最佳核化温度为680~700℃，净化温度为900~950℃，晶相为硅灰石和磷灰石。

除上述应用领域外，钨尾矿还被应用于其他方面，如生物陶粒、矿物聚合材料、瓷砖等。

以钨尾矿为原料，炉渣、粉煤灰、粘土为辅料，采用焙烧制备了多孔生物陶粒滤料，生物陶粒子密度为1.61g/cm3，堆积密度为1.10g/cm3，比表面积为9.7m2/g，酸可溶率为0.17%，碱可溶率为0.33%，筒压强度为8.1MPa。

以钨尾矿和偏高岭土为主要原料，水玻璃和NaOH为碱激发剂制备了矿物聚合材料。当钨尾矿占固相比例为75%、养护温度不超过100℃时，所制备的矿物聚合材料性能最佳，其主晶相为α-石英，聚合反应生成的产物为凝胶相硅铝酸盐，呈非晶质形式存在。

以钨浮选尾矿为原料制备瓷砖，可有效降低烧成温度，所得产品各项指标满足要求，减低了生产成本，并有效利用了矿物废料。