способ получения вольфрамата кальция

Формула изобретения

Способ получения вольфрамата кальция, включающий использование растворов нитрата кальция и вольфрамата щелочного металла, отличающийся тем, что для синтеза целевого продукта в качестве вольфрамата щелочного металла используют раствор вольфрамата калия в количестве, обеспечивающем молярное отношение вольфрамата калия к нитрату кальция в растворе в пределах 1,0-1,1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов и может быть использовано при переработке вольфрамитовых концентратов.

В промышленной практике вольфрамат кальция как товарный продукт не производят. Известно, что при переработке вольфрамитового концентрата спеканием с содой образуется спек, из которого при выщелачивании в раствор переводят вольфрамат натрия. В последующем этот раствор обрабатывают раствором хлористого кальция с выделением в осадок вольфрамата кальция по реакции

Вольфрамат кальция используется для получения вольфрамовой кислоты

Раствор вольфрамата натрия предварительно очищают от кремния, фосфора, мышьяка и молибдена [А.Н.Зеликман, Г.А.Меерсон. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1978, с.52].

Однако в растворе остается сульфат натрия. При обработке его раствором хлористого кальция попутно идет реакция

Образующийся сульфат кальция загрязняет вольфрамат кальция, а затем и вольфрамовую кислоту.

Чтобы снизить содержание серы в вольфрамате кальция, предлагается промывать его водой, исходя из того, что в 1 литре воды при 20°С растворяется 2 г CaSO₄. Очевидно, что при отмывке часть вольфрама перейдет в раствор вместе с сульфатом кальция. Чтобы снизить потери вольфрама, необходимо дополнительно извлекать его из промывной воды.

Основной недостаток применения хлористого кальция - образование растворов хлористого натрия, которые создают трудности по их утилизации и загрязняют окружающую среду.

Известно, что при переработке вольфрамата натрия применяют вместо хлористого кальция раствор нитрата кальция, а при получении вольфрамовой кислоты используют азотную кислоту взамен соляной кислоты. Это позволяет исключить выброс хлоридов натрия и кальция, а азотнокислые растворы перерабатывать на минеральные удобрения (А.Н.Зеликман, Металлургия тугоплавких редких металлов. М.: Металлургия, 1986, с.63).

Указанный способ с применением Са(NO₃ )₂ является прототипом предлагаемого. Недостаток способа по прототипу состоит в том, что при обработке растворов вольфрамата натрия нитратом кальция кроме вольфрамата кальция в осадке образуется также попутно гипс по реакции

Вновь остается необходимость очистки вольфрамата кальция от серы и создания дополнительного передела по извлечению вольфрама из промывной воды.

Задачей предлагаемого изобретения является создание более эффективного способа получения вольфрамата кальция с содержанием серы менее 0,01% без его отмывки.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение извлечения вольфрама из раствора и получение более чистого целевого продукта (применение раствора вольфрамата калия для обработки раствора нитрата кальция вместо вольфрамата натрия).

Технический результат достигается тем, что в способе получения вольфрамата кальция, включающем использование растворов нитрата кальция и вольфрамата щелочного металла, согласно изобретению для синтеза целевого продукта в качестве вольфрамата щелочного металла используют раствор вольфрамата калия.

При этом молярное отношение K₂WO₄:Са(NO₃ )₂ составляет в пределах 1,0-1,1

Способ реализуется следующим способом.

Раствор вольфрамата калия, полученный при выщелачивании спека Новоорловского концентрата с карбонатом калия, очищают от кремния и при температурах 90-95°С, обрабатывают раствором нитрата кальция для протекания реакции

с выделением вольфрамата кальция в осадок.

В опытах варьировали молярное отношение K₂WO ₄ к нитрату кальция в пределах 0,9-1,2. Концентрация вольфрамата калия в исходном растворе была 168 г/л и серы 1,3 г/л. Содержание нитрата кальция в растворе, используемого для смешения, составила 100 г/л.

Результаты опытов приведены в таблице. Из данных таблицы видно, что молярное отношение, равное 1,0-1,1, обеспечивает извлечение вольфрама из раствора в осадок на уровне 97,5-98,4%. При этом содержание общей серы в нем не превышает 0,006%.

Если в растворе отношение 0,9, то извлечение вольфрама в осадок составляет 96,8% и в твердой фазе присутствует 0,02% серы. При недостатке вольфрамата калия нитрат кальция реагирует с присутствующим в растворе сульфатом калия по реакции

с выделением в осадок сульфата кальция, который снижает качество вольфрамата кальция.

При отношении 1,2 переход вольфрама из раствора в осадок составляет 94% из-за недостаточного количества нитрата кальция. Остающийся в растворе вольфрам загрязняет нитратный раствор.

При отношении 1,2 переход вольфрама из раствора в осадок составляет 94% из-за недостаточного количества нитрата кальция. Остающийся в растворе вольфрам загрязняет нитратный раствор.

Дополнительными исследованиями установлено, что сульфат кальция взаимодействует с раствором вольфрамата калия по реакции

Образующийся при этом сульфат калия находится в растворе. При молярном отношении в растворе 1,0-1,1 сульфат кальция в осадке практически отсутствует. Получаемый вольфрамат кальция по своему составу близок к соединению CaWO₄ .

Преимущества предлагаемого способа.

1. Вольфрамат кальция содержит 0,005-0,006% серы. Такой продукт может быть использован для обработки стали в составе брикетов экзотермических ферросплавов вместо ферровольфрама или для получения вольфрамовой кислоты. Вольфрам в вольфрамате дешевле, чем в ферровольфраме.

2. Растворы нитратов содержат (г/л): 71,6 KNO₃; 4,6 Са(NO₃)₂; 2,5 K₂SO₄ и 0,2 WO₃. Они пригодны в качестве комплексного минерального удобрения.

3. При реализации предлагаемого способа не образуется отходов.

Таблица
Результаты эксперимента способа получения вольфрамата кальция
№ п/п	Молярное отношение K2WO4:Са(NO 3)2	Извлечение W из раствора, %	Содержание серы в CaWO 4, %
1	0,9	96,8	0,02
2	1,0	98,2	0,006
3	1,05	98,4	0,005
4	1,1	97,5	0,005
5	1,2	94,0	0,005