毕业设计（论文）-年产8000吨仲钨酸铵的生产车间设计.doc

中南大学 题 目 年产 8000 吨仲钨酸铵的 生产车间设计 学生姓名 指导老师 学 院 冶金科学与工程学院 专业班级 冶金 0902 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 2 - 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 3 - 摘要 本文是以黑白钨混合矿为原料年产 8000 吨 APT(仲钨酸铵)生产车间的设计 说明书。按照一般有色冶金生产车间设计的步骤，文章首先介绍了钨行业的概 况、政策及面临的问题；结合原料特征，通过对 APT 整个工艺过程生产方法的 比较，选择了苏打高压浸出分解黑白钨混合矿离子交换法除杂和转型选择 沉淀法分离钨钼蒸发结晶生产 APT；通过对各生产工序金属平衡、物料平衡 计算和设备选型，确定了各工序所需原料的量和设备的型号、规格和数目；并 进行了合理的车间配置；通过分析生产过程中工业三废的产生和危害，提出了 三废处理的方案；根据生产过程需要，对车间进行了劳动定员；进而对整个工 艺过程进行了技术经济分析，计算结果表明本设计所采用工艺流程技术上可行， 经济上合理。 关键词 黑白钨混合矿 苏打高压浸出 离子交换 APT 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 4 - Abstract The specification is a workshop of 8000t/y Ammonium paratungstate(APT) produced with scheelite-wolframite mixed concentrate. Following the general design steps of nonferrous metallurgy workshop, the present situation of the APT production was first presented. According to the characteristics of the raw material , technological process of soda(NaCO3) leaching at high pressureion exchange selectively precipitation to separate Moevaporation and crystallization process was selected as the process of APT production. The quantity of various materials in every process were fixed up and the corresponding equipments were designed or selected(include the type, size and number) originated from the result of calculating of the balance of metal and matter. The workshop is reasonably designed. The strategy of dealing with the industrial waste was proposed following the analysis of the source and the harm of the waste. The work force was arranged according to the requirement of producing process. At last, the economic target was analyzed. All these results shows that the process of this design is reasonable and economical. Keywords: scheelite-wolframite mixed concentrates; soda leaching at high pressure; ion exchange; ammonium paratungstate. 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 5 - 目 录 摘要摘要.3 第一章第一章 文献综述文献综述.10 1.1 钨冶金的原料钨冶金的原料.10 1.2 钨行业概况钨行业概况.10 1.3 钨行业政策钨行业政策.10 1.4 我国钨矿资源节约与综合利用现状及规划建设目标我国钨矿资源节约与综合利用现状及规划建设目标.12 1.5 我国钨业存在的一些问题和相关建议我国钨业存在的一些问题和相关建议.14 1.6 设计内容设计内容.16 1.7 厂址选择厂址选择.16 第二章第二章 工艺流程的选择与论证工艺流程的选择与论证.18 2.1 概论概论.18 2.2 钨矿分解工艺流程的选择与论证钨矿分解工艺流程的选择与论证.18 2.2.1 工艺流程选择的基本原则 .19 2.2.2 钨矿的分解工艺流程选择 .19 2.2.3 工艺流程的确定 .27 2.3 其他工序工艺流程的确定其他工序工艺流程的确定.29 2.3.1 纯化合物的制取 .29 2.3.2 除钼工艺的确定 .32 2.3.3 除钼工艺的选择与论证 .35 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 6 - 2.3.4 结晶工艺的确定 .36 2.3.5 母液回收 .37 2.3.6 钨冶炼碱压煮工艺的选择与论证 .38 2.4 工艺总流程工艺总流程.40 2.5 工艺技术参数工艺技术参数.42 2.5.1 磨矿工序 .42 2.5.2 浸出、过滤工序 .42 2.5.3 稀释、交前液配制 .42 2.5.4 离子交换工序 .43 2.5.5 钨钼分离 .43 2.5.6 蒸发结晶 .44 2.5.7 干燥、过筛、包装 .44 2.5.8 结晶母液回收 .45 第三章第三章 冶金计算冶金计算.46 3.1 冶金计算的目的与计算内容冶金计算的目的与计算内容.46 3.1.1 目的 .46 3.1.2 计算内容 .46 3.2 有价金属核算有价金属核算.46 3.2.1 工序示意图 .46 3.2.2 工序指标 .46 3.2.3 有价金属衡算 .48 3.2.4 有价金属平衡预算 .50 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 7 - 3.3 物料平衡计算物料平衡计算.50 3.3.1 工序 磨矿工序 .51 3.3.2 工序 II 浸出、过滤.52 3.3.3 工序 III 稀释 .54 3.3.4 工序 离子交换 .56 3.3.5 工序 V 除钼.58 3.3.6 工序 VI 蒸发结晶.60 3.3.7 工序 VII 干燥 过筛 包装.62 3.3.8 工序 母液回收 .63 3.4 产品验收产品验收.65 第四章第四章 设备选择与计算设备选择与计算.66 4.1 设备选择的目的与计算内容设备选择的目的与计算内容.66 4.1.1 目的 .66 4.2 主体设备的设计与计算主体设备的设计与计算.66 4.2.1 高压釜的结构 .66 4.2.2 高压釜主要尺寸的确定 .66 4.2.3 搅拌功率的计算 .69 4.2.4 传动装置的选择 .71 4.2.5 压煮器的热平衡和热功率的计算 .75 4.2.6 高压釜台数的确定 .76 4.3 辅助设备的设计辅助设备的设计.77 4.3.1 磨矿工序设备选择 .77 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 8 - 4.3.2 浸出、过滤工序设备选择 .78 4.3.3 稀释工序设备选择 .79 4.3.4 离子交换工序设备选择 .80 4.3.5 除钼工序设备选择 .82 4.3.6 蒸发结晶工序设备选择 .83 4.3.7 母液处理工序设备选择 .83 4.3.8 干燥、过筛、包装工序设备选择 .84 4.3.9 废水处理设备选择 .84 4.4 各工序设备明细表各工序设备明细表.85 第五章第五章 车间配置车间配置.88 6.1 概述概述.90 6.2 本设计三废的来源本设计三废的来源.90 6.3 三废的危害三废的危害.91 6.4 三废治理方法三废治理方法.91 6.4.1 废水回收与综合利用 .91 6.4.2 废渣回收与综合利用 .91 6.4.3 废气回收与综合利用 .92 6.5 本设计回收的经济效益本设计回收的经济效益.92 7.1 劳动定员原则劳动定员原则.94 7.2 劳动定员的方法劳动定员的方法.94 7.3 劳动定员劳动定员.95 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 9 - 第八章第八章 技术经济分析技术经济分析.97 8.1 投资估算投资估算.97 8.1.1 设备投资估算 .97 8.1.2 土建投资估算 .98 8.1.3 其他费用估算 .98 8.1.4 投资综合概算表 .98 8.2 成本估算成本估算.99 8.2.1 原辅材料费 .99 8.2.2 水、电、煤的消耗费用 .99 8.2.3 工人工资及附加费用 .100 8.2.4 车间经费 .100 8.2.5 企业管理费 .101 8.2.6 销售费用 .101 8.2.7 车间成本分布 .101 8.3 经济分析经济分析.102 结束语结束语.103 参考文献参考文献.104 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 10 - 第一章 文献综述 1.1 钨冶金的原料 钨冶金的原料主要为各种钨的矿产品，但随着钨消耗量的提高，钨二次金 属回收越来越占有重要地位。钨在地壳中主要矿物为黑钨矿和白钨矿。黑钨矿 为 FeWO4与 MnWO4的类质同相体，一般当其中 FeO 含量占（FeO+MnO）总 重的 10080%，则称为钨铁矿；FeO 量占 8020%，则称黑钨矿；FeO 量占 200%，则称为铁锰矿。白钨矿的化学分子式为 CaWO4。黑钨矿(Fe,Mn)WO4 有磁性，比重大 ，白钨矿 CaWO4 无磁性，有紫外萤光。除黑钨矿和白钨矿外， 钨的矿物还有钨华、辉钨矿等，工业利用较少。我国钨矿石储量大，白钨为主， 白钨矿 50%，黑钨矿 35%，混合矿 15%。 1.2 钨行业概况 钨是极其稀缺和不可替代的战略性资源。钨元素符号为 W，是自然界熔点 最高的金属之一，熔点高达 3,410，钨的最大特点是高密度，同时具有良好的 高温强度和导电、传热性能，常温下钨的化学性质稳定。1钨是国民经济和现 代国防不可替代的基础材料和战略资源，用钨制造的硬质合金具有超高硬度和 优异的耐磨性，用于制造各种切削工具、刀具、钻具和耐磨零部件，被誉为“工 业的牙齿”，硬质合金广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、 矿山工具、电子通讯、建筑等领域，钨丝是照明、电子等行业的关键材料。在 上述应用领域，目前尚未发现钨的直接替代品。世界范围内，钨已被列为重要 的战略金属，美国、俄罗斯等大国先后建立了钨的战略储备。 目前，全球钨探明总储量仅为 289.80 万吨（目前全球钨矿探明储量可供开 采年限已不足 40 年），属极其稀缺资源，全球已知的 20 多种钨矿物中，具有 工业价值的仅有白钨矿和黑钨矿两种，黑钨矿属优质钨矿，白钨矿属难选矿石。 中国的钨资源储量丰富，在全球探明的钨矿产资源储量中占比近 70%，居全球 首位。 1.3 钨行业政策2 钨是重要的战略资源，我国从上世纪 80 年代开始对钨矿开采秩序进行治理 整顿，并于 1991 年将钨列为国家实行保护性开采的特定矿种，2002 年起对钨 生产实行总量控制和出口配额控制。同时为规范钨行业的生产经营秩序，我国 自 2005 年开始了对钨行业的新一轮政策调控。2005 年 5 月，钨及其制品的出 口退税率从 13%下调至 8%；2006 年 1 月，APT、钨粉末产品出口退税率从 8% 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 11 - 下调到 5%；2006 年 9 月 15 日起 APT、钨粉末产品出口退税率被取消；2006 年 11 月，钨精矿加工贸易被禁止；2006 年 12 月，商务部发布钨行业准入条 件，提高钨行业准入门槛，从企业的设立和布局、生产规模、资源回收利用 及能耗、环保、产品质量、安全生产和职业病防治、劳动保险、监督与管理等 方面进行了规定。其中，新建、改造建项目仲钨酸铵年综合生产能力不得低于 5,000 吨，钨粉、碳化钨年综合能力不得低于 2,000 吨。新建、改扩建项目钨坯 条年综合生产能力不得低于 100 吨。新建、改扩建硬质合金项目不得低于 200 吨。资源回收利用及能耗方面，钨冶炼（从钨精矿至仲钨酸铵生产工序）三氧 化钨回收大于 96%（以标准精矿计）；仲钨酸铵综合能耗低于 1.00 吨标煤/吨。 水资源实现综合回收利用，水循环利用率大于 95%。2007 年 1 月，国家对 APT、钨粉末产品开征 5%的出口关税，蓝色氧化钨出口退税率由 5%调减为 0，混合料的出口退税率由 13%调减为 0，钨丝的出口退税率由 13%下降到 5%，部分合金深加工产品的出口退税率由 13%下降到 5%；2007 年，商务部将 钨品的出口配额下调至 1.54 万吨；国务院关税税则委员会决定，自 2007 年 6 月起，对钨、钼和稀土金属等国内稀缺的金属原矿的产品实施 15%的出口暂定 关税。根据国务院关税税则委员会关于 2008 年关税实施方案的通知（税委 会200725 号），2008 年 1 月 1 日起，开征和提高钨品出口暂定关税到 5%-20%； 商务部继续对钨品出口实施配额管理，并实行钨及钨制品出口企业名单管理； 2009 年 7 月 1 日起，钨产品出口关税调整为 5%。 从 2010 年开始，国家就在酝酿对稀土、钨、锑、钼、锡、铟、锗等十种稀 有金属的战略收储。2011 年下半年国家开始对轻稀土产品（镧、铈、镨、钕等） 进行收储。从战略层面考虑，对钨的收储是未来的发展趋势，并且在接下来一 段时间内将是钨行业的重要议题。钨收储有利于钨行业和相关企业的健康平稳 发展。 首先，国家收储利于钨资源的保护，具有非常重要的战略意义。其次，从 短期来看，国家收储可以提升钨价，利于相关上市公司（特别是具有丰富钨资 源的企业）的盈利增长。从长期来看，国家收储机制的建立可以平滑钨价波动 幅度，抑制钨价的大起大落，进而有利于整个钨产业链和相关企业的平稳健康 发展。2011 年 11 月 26 日，商务部公布 2012 年钨、锑等有色金属出口（供货） 企业名单，其中五矿有色金属股份有限公司、厦门钨业股份有限公司、中国中 化集团公司（仅限钨酸）、厦门金鹭特种合金有限公司、四川省五金矿产进出 口公司、福建金鑫钨业股份有限公司、潮州翔鹭钨业有限公司、株州硬质合金 进出口有限公司、湖南省中南锑钨工业贸易有限公司、南昌硬质合金有限责任 公司、崇义章源钨业股份有限公司、江西稀有稀土金属钨业集团有限公司、自 贡硬质合金进出口贸易有限责任公司等 13 家公司入围 2012 年钨及钨制品出口 供货企业名单。 总之，为保护我国稀有的钨矿资源，促进我国钨产业持续健康发展，我国 政府推出了一系列调控政策，同时，政府还积极促成钨品产业资源整合和产业 年产 8000 吨仲钨酸铵的生产车间设计 - 12 - 链向下游发展。随着钨矿资源的逐步集中，我国在全球钨产业中的话语权将更 加突出。 1.4 我国钨矿资源节约与综合利用现状及规划建设目标3 我国政府高度重视钨矿资源的合理开发利用。早在 1991 年，国务院下发 国务院关于将钨、锡、锑、离子型稀土矿产列为国家实行保护性开采特定矿 种的通知（国发19915 号），将钨列为实行保护性开采的特定矿种，并实行 钨开采总量控制。2001 年，我国加入世贸组织后仍保留对钨及钨制品的国营贸 易管理权，被列为国营贸易出口产品管理的钨品品种有 13 个，目前我国具有钨 品出口资质的国营贸易企业有 12 家，依据外贸法中有关“为维护国家安全 或社会公益利益”、“国内供应短缺或为有效保护可能用竭的国内资源”等原则， 对钨品出口实行配额管理。 我国钨矿开采已近百年，1949 年以后尤其是改革开放以来，钨矿山生产规 模、技术开发能力已经达到较高水平，在采矿工艺方法、技术装备、通风防尘、 地压控制、选矿工艺方法、选矿药剂、细泥处理和共伴生矿资源综合回收等方 面取得显著成就，钨矿资源开发利用整体水平明显提高，黑钨矿选矿回收率由 建国初的 66%提高到目前的 80%以上。通过国家“九五”科技攻关，黑白混合钨 选矿技术取得突破性进展，使得难选钨多金属矿选矿回收率提高 10 个百分点以 上，而且可以高效率回收钼、铋等共伴生元素。但是，从总体上看，除小部分 矿山外，大部分矿山因资金不足，科研投入少，人才流失，技术改造和技术创 新缓慢，导致我国钨矿资源开发利用整体水平与国外先进水平还有较大差距， 伴生金属资源综合利用回收率不高。2009 年，我国钨矿（坑采）平均开采回采 率为 89.60%，平均选矿回收率为 71.08%。 在中国钨业协会统计的 24 家主要钨矿山中，2009 年黑钨矿山选矿回收率 最高为 87.19%，最低为 82.80%；白钨矿山选矿回收率最高为 77.23%，最低为 59.90%；黑白混合钨选矿回收率最高为 59