CESIUM TUNGSTATE (Cs₂WO₄) [EN]

TUNGSTATE DE CÉSIUM (Cs₂WO₄) [FR]

COMMERCIAL PRODUCTION

Since 2016 ELECTROCHEM TECHNOLOGIES & MATERIALS INC. produces at its production facilities located in Boucherville, Québec,Canada, tungsten intermediate products from the pyrometallurgical and pyrochemical treatment of tantalum and niobium concentrates and by-products using its TANTALOX™ patented process (Canadian Patent No. 2,849,787 C). Because often the tantalum and niobium feed-stocks processed contain significant amount of tungsten in various chemical forms (e.g., scheelite, wolframite, tungsten carbide, etc.) that is entirely recovered. Therefore, the selective recovery yields either tungstic acid (H₂WO₄) or tungsten(VI) oxide (WO₃). The tungsten trioxide is then used for preparing pure cesium tungstate (Cs₂WO₄) which is produced commercially using another patented process (US Patent 12,534,383 B2) for supplying our customers in the mining, metallurgical, and chemical industries

PRODUCTION COMMERCIALE

Depuis 2016 ELECTROCHEM TECHNOLOGIES & MATERIAUX INC. produit à ses installations situées à Boucherville, Québec, des composés de tungstène issus du traitement pyrométallurgique et pyrochimique de  concentrés de tantale et de niobium et autres sous-produits industriels en utilisant le procédé TANTALOX™ breveté (Brevet canadien No. 2,849,787 C). En effet, ces matières premières contiennent des concentrations significatives de tungstène présent sous diverses formes chimiques (e.g., scheelite, wolframite, carbure de tungstène, etc.) ce qui nécessite d'effectuer leur récupération. Par conséquent, l'extraction sélective du tungstène génère de l'acide tungstique, et du trioxyde de tungstène. Ces produits sont ensuite utilisés pour la préparation de tungstate de césium  (Cs₂WO₄) en utilisant un autre procédé breveté (US Patent 12,534,383 B2) afin de subvenir au besoin de clients de l'industrie minière, métallurgique et chimique.

TIPS FOR USING CESIUM TUNGSTATE AS A DENSE LIQUID

[1] The solution of Cs₂WO₄ is alkaline (pH 9-10) unlike solutions of meta-tungstates and hetero-polytungstates that are slightly acidic (pH 4-6) therefore never mix the two solutions, nor their washing water because it causes the irreversible precipitation of gels or milky suspensions of insoluble cesium silico-tungstate hydrates such as Cs₄[SiW₁₂O₄₀].9H₂O with a measured water solubility of only 50 mg of anhydrous salt per kg of pure water at room temperature.

[2] Preferably use demineralized water (DI) as traces of calcium from the tap water eventually disturb the solution resulting in a long-term to the precipitation of scheelite (CaWO₄). If this is the case, filter on hardened filter paper.Avoid heating for long lasting periods, the liquor above 90°C inside old glassware vessel to prevent the release and build-up of silica forming previously discussed insoluble hetero-polytungstates gels and milky suspensions.

[3] To obtain supersaturated solutions, it is possible to heat them on thermostated bath between 60°C and 80°C and let the solutions cool in order to generate excess crystals.

[4] As with solutions of meta-tungstates and hetero-polytungstates, avoid contact with certain reducing minerals, rubber, wood, and active metals such as iron, zinc, aluminum or their alloys (brass) which reduce W(VI) but austenitic stainless steel grade 304 in a passivated form is correct. Nevertheless the product can be evaporated in stainless steel beakers and kettles but if they are slightly oxidized, a slight amber coloration appears in the long run because of the release of traces of chromates.

[5] Nevertheless, if a blue coloration appears witnessing a reduction of W(VI) add as for the aqueous solutions of meta-tungstates and hetero-polytungstates a few drops of hydrogen peroxide 30 wt.% H₂O₂ or allow the bubbling of nascent oxygen gas produced by electrolysis using IrO₂-coated mixed metal oxides (MMO) anodes. Caution must be exercized to do not exceed a certain redox potential (ORP) in order to prevent the formation of pertungstates.

[6] Certain sulphide minerals such as stibinite, realgar, orpiment, cinnabar but also native sulfur can dissolve into solution forming soluble sulphosalts and alkaline polysulfides (M₂S_n) which color the solution in amber, orange, red, pink, etc.

[7] Some zeolites and feldspathoids can exchange their Na⁺ and K⁺ cations with Cs₂WO₄ resulting in the formation of less soluble and/or precipitated crystals of Na₂WO₄ and K₂WO₄. Some carbonates can also react with hot solution over long periods.

[8] The crystallization of Cs₂WO₄ is not really an issue because it is easily re-dissolved in hot water.

[9] The product is extremely hygroscopic (i.e., moisture sensitive) especially in concentrated solutions.

[10] Exact density control can be achieved by the use of hydrometers, a Mohr-Westphal hydrostatic balance, liquid pycnometers, the use of calibrated synthetic ceramic beads (e.g., fluorite, mullite, carborundum, and silicon nitride), and indirectly by the determination of the refractive index with an Abbé precision refractometer using nomographs from experiments and empirical correlations.

See Safety Data Sheet below for Health Effects and Precautions for Use

CONSEILS D’UTILISATION DU TUNGSTATE DE CÉSIUM COMME LIQUIDE DENSE

[1] La solution de Cs₂WO₄ est basique (pH 9-10) contrairement aux solutions aqueuses de méta-tungstates et d'hétéro-polytungstates qui sont légèrement acide (pH 4-6) et par conséquent ne jamais mélanger les deux solutions, ni leur eaux de lavage car cela provoque la précipitation irréversible de gels ou de suspensions laiteuses d'hydrates de silico-tungstates très peu solubles comme Cs₄[SiW₁₂O₄₀].9H₂O avec une solubilité dans l'eau de seulement 50 mg de sel anhydre par kg d'eau pure à la température ambiante.

[2] Utiliser de préférence de l’eau déminéralisée (D.I.) car les traces de calcium de l’eau du robinet finissent par troubler la solution avec en bout de ligne un précipité de scheelite (CaWO₄) sur le long terme. Si c’est le cas, filtrer sur papier filtre durci. Éviter de chauffer la solution durant des périodes prolongées au dessus de 90°C dans de la verrerie usagée à cause du rearguage de silice et la formation de gels et de suspensions laiteuses d'hétéro-polytungstates déjà mentionnées.

[3] Pour obtenir les solutions sursaturées, il est possible de les chauffer sur bain thermostaté 60-80°C et de laisser les solutions refroidir afin de générer des cristaux en excès.

[4] Comme pour les solutions aqueuses de méta-tungstates et d'hétéro-polytungstates, éviter le contact avec certains minéraux réducteurs, le caoutchouc, le bois, et des métaux actifs comme le fer, le zinc, l’aluminium ou leurs alliages (laiton) qui réduisent W(VI) mais l’acier inoxydable austénitique nuance 304 passivé est correct. Néanmoins le produit peut être évaporé dans des bécher en acier inoxydable mais s'ils sont légèrement oxydés, une légère coloration ambrée apparait à la longue à cause du relargage de traces de chromates.

[5] Néanmoins, si une coloration bleu apparait témoins d'une réduction du W(VI) ajouter comme pour les solutions aqueuses de méta-tungstates et d'hétéro-polytungstates quelques gouttes de peroxyde d’hydrogène 30%(m/m) ou effectuer une bullage d’oxygène gazeux naissant produit par électrolyse en utilisant une anode d'oxydes mixtes (MMO) avec revêtement catalytique de type IrO₂.  Il est recommandé de ne pas pousser l'oxydation  trop loin afin de prevenir la formation de pertungstates.

[6] Certains minéraux sulfurés comme la stibinite, le realgar, l’orpiment, le cinabre mais aussi le soufre natif peuvent se dissoudre à chaud formant des sulfosels solubles et des polysulfures alcalins (M₂S_n) qui colorent la solution en orange, rouge, rose, etc.

[7] Certaines zéolithes et feldspathoïdes peuvent échanger leur cations Na⁺ et K⁺, avec le Cs₂WO₄ entrainant la formations de cristaux moins solubles et/ou précipités de Na₂WO₄ et K₂WO₄. Certains carbonates peuvent aussi réagir à chaud sur de longues périodes.

[8] La cristallisation de Cs₂WO₄ n’est pas un problème car il se re-dissout facilement à chaud dans l’eau.

[9] Le produit est extrêmement hygroscopique surtout en solutions concentrées.

[10] Le contrôle exacte de la masse volumique peut être effectué par l'utilisation d'aréomètres, d'une balance hydrostatique de type Mohr-Westphal, de pycnomètres pour liquide, par l'utilisation de billes de céramiques synthétiques calibrées (e.g., fluorite, mullite, carborundum, et nitrure de silicium), et indirectement par la détermination de l'indice de réfraction avec un réfractomètre de précision d'Abbé en utilisant des abaques obtenus expérimentalement et des corrélations empiriques.

Voir la fiche signalétique ci-dessous pour les effets sur la santé et les précautions d’utilisations

USES & APPLICATIONS

• Precursor for the preparation of catalysts used in the chemical and petrochemical industries.
• Aqueous solutions used as heavy media (HMS) for the separation by density of heavy minerals, gemstones or fossils.
• Mineralogy, petrology, and paleontology laboratories.
• Potential utilization as dense media separation (DMS) used as a suspension for the processing of kimberlite and lamproite for diamonds recovery.
• Potential as X-ray radiographic contrast agents.
• Potential use as gamma-ray constrast liquid agent in non destructive testing (NDT) of piping, valves and pump casing. 
• Preparation of cesium tungsten bronzes.
• Processing of synthetic and advanced ceramics.
• Battery materials and fuel cells.
• Photochromic thin films.
  

UTILISATIONS & APPLICATIONS

• Précurseur pour la préparation de catalyseurs utilisées dans l'industrie chimique et pétrochimique.
• Solutions aqueuses utilisées comme liquide dense pour la séparation des minéraux lourds, des pierres précieuses et des fossiles.
• Minéralogie, pétrologie et paléontologie.
• Utilisation potentielle comme suspension dense pour le traitement de la kimberlite et de la lamproite pour la récuperation des diamants.
• Utilisation potentielle comme agent de contraste radiologique.
• Utilisation potentielle comme liquide de contraste lors de contrôle non destructif (CND) de tuyauteries, vannes et corps de pompes.
• Préparation de  bronzes de tungstène.
• Traitement des céramiques industrielles et avancées.
• Matériaux pour batteries et piles a combustibles.
• Films minces avec des propriétés photochromiques.

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