Typowe sole i związki wolframu w wodzie: rozpuszczalność i metody uzdatniania
Wody i roztwory procesowe zawierające wolfram mogą zawierać rozpuszczone wolframiany, różne formy poliwolframianów, zawieszone minerały wolframu lub rozpuszczalne sole wolframianowe dodawane podczas przetwarzania. Określenie „typowe sole wolframu” obejmuje zatem zarówno związki stosowane w hydrometalurgii, jak i fazy mineralne występujące w rudzie lub pozostałościach po uzdatnianiu. Rozpuszczalność zależy od pH, temperatury, stopnia utlenienia, siły jonowej oraz konkretnej postaci hydratu lub soli poliwolframianowej.
Przegląd występowania, właściwości chemicznych i metod uzdatniania znajduje się na stronie wolfram w wodzie.
Przykładowe związki wolframu i ich rozpuszczalność w wodzie
Poniższe wartości to opublikowane dane referencyjne dotyczące określonych związków i warunków. Nie można ich stosować zamiennie jako danych projektowych: stopień uwodnienia, temperatura i podstawa wyrażenia wyniku mogą wpływać na wartość. W solankach procesowych współwystępujące jony i pH mogą zmieniać rozkład form chemicznych oraz przebieg strącania.
| Związek | Wzór lub postać | Orientacyjna rozpuszczalność w wodzie | Gdzie może występować |
|---|---|---|---|
| Wolframian sodu, bezwodny | Na2WO4 | Około 742 g/L w 20 °C (wartość podana w źródłach) | Alkaliczne roztwory ługujące i produkcja związków wolframu |
| Dwuwodny wolframian sodu | Na2WO4·2H2O | Około 909 g/L w 20 °C (wartość podana dla hydratu) | Odczynnik handlowy, ługowanie i przygotowywanie roztworów |
| Metawolframian sodu | Uwodniona sól poliwolframianowa | Według opublikowanych danych ponad 1 000 g/L w temperaturze około 20 °C | Roztwory specjalistycznych związków chemicznych i przetwarzanie wolframu |
| Metawolframian amonu | Uwodniona sól poliwolframianowa | Według opublikowanych danych około 1 635 g/L w 22 °C | Stężone roztwory procesowe wolframu i zastosowania katalityczne |
| Parawolframian amonu (APT) | Uwodniony poliwolframian amonu | Rozpuszczalność zależy od hydratu i składu chemicznego roztworu; przed projektowaniem należy sprawdzić dane dotyczące konkretnego produktu | Krystaliczny produkt pośredni w rafinacji wolframu |
| Wolframian wapnia (szelit) | CaWO4 | Słabo rozpuszczalny; pozorna rozpuszczalność silnie zależy od pH i składu chemicznego roztworu | Ruda wolframu, pozostałości mineralne i produkty strącania z użyciem wapnia |
| Trójtlenek wolframu / kwas wolframowy | WO3 / uwodniony WO3 | Mała rozpuszczalność w wodzie; rozpuszczanie nasila się w odpowiednich środowiskach alkalicznych lub reaktywnych | Produkty prażenia, produkty pośrednie rafinacji i substancje stałe w strumieniach procesowych |
Wysokie podawane wartości rozpuszczalności poliwolframianów sodu i amonu dotyczą określonych stężonych roztworów i nie należy ich interpretować jako uniwersalnych granic równowagi w wodach naturalnych. W wodach rozcieńczonych rozkład form chemicznych wolframianów i sorpcja na substancjach stałych są często ważniejsze niż nasycenie solą wolframu.
Technologie usuwania, oczyszczania i odzysku
Metodę uzdatniania należy dobrać w zależności od tego, czy wolfram występuje w postaci rozpuszczonej czy cząstek, oraz od stężenia, pH, warunków redoks, zasolenia, jonów konkurencyjnych i celu procesu: odprowadzania, ponownego wykorzystania lub odzysku produktu.
- Oddzielanie substancji stałych: klarowanie, koagulacja, mikrofiltracja lub ultrafiltracja mogą usuwać cząstki minerałów i kłaczki zawierające wolfram. Bez wcześniejszego etapu wychwytywania lub strącania procesy te nie usuwają rozpuszczonych wolframianów.
- Adsorpcja i współstrącanie: złoża z oksywodorotlenków żelaza i kłaczki osadów żelazowych mogą wychwytywać wolframiany przy odpowiednim pH. Substancje stałe zawierające wapń lub glin również mogą sprzyjać wychwytywaniu lub strącaniu. Fosforany, siarczany, krzemionka, naturalna materia organiczna i wysokie zasolenie mogą wpływać na skuteczność; ważne są testy koagulacji w zlewkach oraz ocena pozostałości.
- Wymiana anionowa: układy z silnie zasadowymi lub odpowiednio dobranymi wymieniaczami anionowymi mogą wychwytywać wolframiany z odpowiednich roztworów procesowych oraz służyć do ich oddzielania lub zatężania. O możliwości zastosowania decydują konkurujące aniony, selektywność żywicy, chemia regeneracji i sposób postępowania z eluatem.
- Selektywne strącanie i krystalizacja: kontrolowana obróbka chemiczna może przekształcić wolfram w wolframian wapnia lub umożliwić odzysk oczyszczonych produktów wolframu, w tym parawolframianu amonu, ze stężonych strumieni. Dobór odczynnika i warunków zależy od składu surowca oraz pożądanego produktu.
- Nanofiltracja lub odwrócona osmoza: membrany mogą oddzielać wodę od rozpuszczonych soli i zatężać strumienie zawierające wolfram, jeśli pozwalają na to ciśnienie osmotyczne, ryzyko wytrącania osadów oraz kompatybilność membran. Same w sobie na ogół nie umożliwiają selektywnego odzysku wolframu z mieszanin solanek; koncentrat nadal wymaga zagospodarowania lub dalszego procesu odzysku.
W przypadku konkretnej wody lub roztworu procesowego, w którym mogą występować cząstki stałe, należy zbadać zarówno próbki przefiltrowane, jak i niefiltrowane. Badania laboratoryjne na reprezentatywnej próbce wody pomagają ustalić, czy wychwytywanie, oddzielanie, zatężanie lub odzysk są praktycznie możliwe.
Stężenie: mg/L w przeliczeniu na W a mg/L związku
Należy wskazać, czy wynik jest wyrażony jako wolfram pierwiastkowy, czy jako cały związek. Dla czystego związku:
mg/L w przeliczeniu na W = mg/L związku × liczba atomów W w jednostce wzoru × 183,84 ÷ masa molowa związku.
Dwuwodny wolframian sodu ma masę molową około 329,85 g/mol i zawiera jeden atom W w jednostce wzoru. Teoretyczny udział masowy wolframu wynosi zatem 55,7%: 100 mg/L czystego dwuwodnego wolframianu sodu odpowiada 55,7 mg/L w przeliczeniu na W, jeśli cały zawarty w nim wolfram znajduje się w mierzonej frakcji. Jeden mmol/L wolframu pierwiastkowego odpowiada 183,84 mg/L w przeliczeniu na W.
Są to obliczenia dotyczące składu, a nie granice rozpuszczalności. Należy uwzględnić oznaczoną zawartość substancji w odczynniku i stopień uwodnienia. W przypadku poliwolframianów amonu lub sodu trzeba zastosować dokładny wzór i liczbę atomów wolframu; ogólna nazwa hydratu nie wystarcza do precyzyjnego przeliczenia. Tam, gdzie występują substancje stałe lub koloidy, należy osobno podawać stężenie wolframu rozpuszczonego i całkowitego.
Zatężanie wolframu i obliczanie odzysku
Elucja z wymieniacza jonowego lub zatężanie membranowe mogą przenieść wolfram do mniejszej objętości cieczy. Stężenie po odzysku zależy od rzeczywiście odzyskanej masy oraz wszystkich objętości uwzględnianych przy rozcieńczeniu:
Stężenie po odzysku = stężenie w strumieniu zasilającym × objętość strumienia zasilającego × udział odzyskanej masy ÷ objętość cieczy po odzysku.
Na przykład 1 000 L wody o stężeniu 10 mg/L w przeliczeniu na W zawiera 10 g wolframu. Odzyskanie 90% tej masy w objętości 10 L daje stężenie 900 mg/L w przeliczeniu na W, czyli 90-krotne zatężenie. Jest to przykład bilansu masy, a nie gwarantowany wynik oczyszczania.
Należy odróżnić skuteczność usuwania, odzysk masowy i czystość produktu. Zatężony strumień zawierający mieszaninę soli nie musi być oczyszczonym produktem wolframowym. W bilansie należy uwzględnić oczyszczoną wodę, substancje stałe, zużyte złoża, popłuczyny i roztwory regeneracyjne.
Porozmawiajmy o problemach związanych z oczyszczaniem lub odzyskiem wolframu
Zespół inżynierów Lenntech może ocenić możliwości separacji, oczyszczania i zatężania wody oraz strumieni procesowych.
Porozmawiajmy o problemie związanym z uzdatnianiem wody
Ostatni przegląd: 8 listopada 2026 r., Lenntech.
Źródła i dalsza lektura
- Thermo Scientific: wzór i masa molowa dwuwodnego wolframianu sodu.
- IUPAC: masy atomowe, w tym masa atomowa wolframu.
- Agencja Ochrony Środowiska USA (EPA): przegląd toksykologiczny wolframianu sodu i podane dane dotyczące rozpuszczalności.
- International Tungsten Industry Association: związki wolframu i opublikowane dane dotyczące rozpuszczalności.
- ATSDR: profil toksykologiczny wolframu — chemia środowiskowa i losy w środowisku.
- Przegląd: oczyszczanie i recykling ścieków z wzbogacania rud wolframu.
- Przegląd: hydrometalurgiczny odzysk wolframu z materiałów pierwotnych i wtórnych.
- Badanie: fazy zawierające wapń i powstawanie szelitu w procesie usuwania wolframu.