高浓度钨酸钠溶液离子交换研究

论文摘要

钨湿法冶炼工艺中,传统强碱性离子交换工艺已在我国获得广泛应用。该工艺发展成熟,但同时也存在着交换溶液浓度较低(<25gWO3/L)、树脂的操作交换容量较低(240～260mgWO3／g干树脂)等缺点,及由此而引发的废水排放量较大、水资源消耗较大、树脂使用量大、损耗大等问题。针对这一现状,为克服上述不足,本文提出了一种适用于高浓度条件(>150gWO3/L)下工作要求的弱碱性离子交换工艺。研究内容主要包括以下四个方面：(1)通过三种不同树脂(D301、D314、D363)性能比较,筛选得到能在高浓度钨酸钠溶液中进行离子交换的较为合适的大孔型弱碱性阴离子交换树脂D301。(2)以D301树脂为对象,考察了吸附过程和解吸过程参数对吸附解吸性能的影响。吸附结果表明：室温条件下,在pH值为2.5～6.5,浓度范围为150～350gWO3／L的钨酸钠溶液中D301树脂具有较好的吸附效果,其交换容量维持在850mgWO3／g干树脂以上。且吸附过程中搅拌速度、吸附温度,树脂粒径对树脂吸附性能的影响不大。解吸结果表明：氨水用量为理论用量的1.2～1.3倍、氨浓度范围为20～40gNH3／L的条件下,D301树脂具有较好的解吸效果。(3)初步探讨了离子交换过程的热力学和动力学。结果表明：使用Freundlich模型能较好地描述D301树脂的吸附行为。树脂的吸附速率相当快,在150s时即可达到吸附容量的40%,这对提高工艺的生产效率有着积极意义。使用动边界模型能较好的描述D301树脂解吸过程的动力学,解吸过程为粒扩散控制。(4)确定了高浓度条件下的离子交换法处理含钨料液的工艺,并使用生产料液验证了其可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 钨及钨制品的性质与用途
• 1.2 钨冶炼工艺简介
• 1.3 钨冶炼离子交换工艺
• 1.3.1 强碱性离子交换技术基本原理
• 1.3.2 强碱性离子交换技术特点
• 1.3.3 强碱性离子交换工艺的改进研究
• 1.3.4 弱碱性离子交换技术在钨离子交换工艺的应用
• 1.4 本课题提出
• 第二章 实验方法
• 2.1 主要设备及原料
• 2.2 树脂预处理
• 2.3 实验装置
• 2.4 吸附实验
• 2.4.1 吸附条件的选择
• 2.4.2 实验步骤
• 2.4.3 吸附平衡实验步骤
• 2.4.4 计算方法
• 2.5 解吸实验
• 2.5.1 解吸条件的选择
• 2.5.2 实验步骤
• 2.5.3 计算方法
• 2.6 钨浓度分析
• 2.6.1 分析原理
• 2.6.2 分析试剂
• 2.6.3 分析步骤
• 第三章 高浓度钨酸钠溶液中吸附过程研究
• 3.1 引言
• 3.2 树脂的选用
• 3.3 吸附性能的影响因素
• 3.3.1 溶液酸度的影响
• 3.3.2 操作温度的影响
• 3.3.3 溶液浓度的影响
• 3.3.4 树脂粒径的影响
• 3.3.5 搅拌速度的影响
• 3.4 吸附过程热力学及动力学
• 3.4.1 离子交换平衡关系式
• 3.4.2 实验结果与讨论
• 3.4.2.1 吸附曲线及吸附过程动力学
• 3.4.2.2 等温吸附模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 负钨树脂解吸过程研究
• 4.1 引言
• 4.2 消除APT结晶的探索
• 4.3 解吸性能的影响因素
• 4.3.1 解吸温度的影响
• 4.3.2 氨水用量的影响
• 4.3.3 氨浓度的影响
• 4.3.4 解吸时间的影响
• 4.4 解吸过程动力学研究
• 4.4.1 动力学模型拟合
• 4.5 本章小结
• 第五章 高浓度生产料液的离子交换研究
• 5.1 引言
• 5.2 高浓度生产料液吸附过程研究
• 5.2.1 生产料液中树脂的吸附行为
• 5.2.2 不同浓度料液下D301树脂吸附性能
• 5.2.3 初始pH值对生产料液吸附的影响
• 5.3 生产料液解吸过程研究
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章
• 致谢