碱性加压浸出三次氨浸渣中钼的实验研究.pdf

第3 l 卷第4 期 2 0 1 1 年0 8 月 矿冶工程 ～ⅡN Ⅱq GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G 玎咂E R 州G V 0 1 ．3 1 №4 A u g u 8 t2 0 l l 碱性加压浸出三次氨浸渣中钼的实验研究① 沈裕军，杨文魁，公彦兵，丁喻 长沙矿冶研究院，湖南长沙4 l o o l 2 摘要采用加压碱浸的方法浸出钼焙砂三次氨浸渣中的钼，研究了浸} f j 剂、温度、时间、催化剂等对钢浸出率的影响，得出钼浸出 最优条件为N a 2 C 0 ，加入量为3 0 ％，液固比为3 ，催化剂A 加入量为6 ％，温度为1 8 0 ℃，浸出时间为lh ，此条件下钼浸出率可达 9 8 ％；进行了4 次连续循环浸出试验，铜浸出率均在9 8 ％以上。 关键词钼；三次氨浸渣；高压浸出；钼精矿 中图分类号T F l l l文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 1 0 4 0 0 7 3 一0 4 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nA l k a l i n eP r e s s u r eL e a c h i n g0 fM o l y b d e n u m f | o mA m m 0 I l i aL e a c hR e s i d u e s S H E NY u - j u n ，Y A N GW e n - k u i ，G O N GY a n - b i n g ，D I N GY u 吼o ，炉胁胍∞砌加m 蚍矿胁几i 昭 胁￡趔Ⅱ彬，‰瞪玩4 1 0 0 1 2 ，肌，l 口n ，劬i M A b s t r a c t P r e s s u r ea l k a l i n el e a c h i n gw a si n t r o d u c e dt oe x 妇c tm o l y b d e n u mf 如ma m m o n i al e a c h i n gr e s i d u e sa f t e r m o l y b d e n u mw 鹪t l 。e a t e db ya m m o n i al e a c h i n gp r o c e s sf o rt h r e et i m e s ．T h ee ￡I ．e c t so fl e a c h i n ga g e n t ，t e m p e r a t u 弛，t i 眦 粕dc a t a l y s to nt I l el e a c h i n gm t eo fm o l y b d e n u mw e r ei n v e s t i g a t e d ．T h eb e s tl e a c h i n gc o n d i t i o n so fm o l y b d e n u mw e r e 鹪 f o n o w s t h ea d d i t i o na m o u n to fN a 2C 0 3w 鹊3 0 ％，l i q u i d - s o l i dr a t i ow 璐3 ，t h ea d d i t i o n 锄o u n to fc a t a l y s tAw 躯6 ％， t h et e m p e r a t u r ew 鹊l8 0 ℃a n dl e a c h i n gt i m ew a slh ．U n d e r t h e s ec o n d i t i o n st h el e a c h i n gr a t eo fm o l y b d e n u mr e a c h e d 9 8 ％，锄dt h el e a c h i n gr a t eo fm o l y b d e n u mf 而mf o u rc y c l i n gl e a c h i n ge x p e r i m e n t sw e r ea Ua b o v e9 8 ％． K e yw o H l s m o l y b d e n u m ；t h r e et i m e sa m m o n i al e a c h i n gr e s i d u e ；p r e s s u r el e a c h i n g ；m o l y b d e n u mc o n c e n t 瑚t e 钼精矿焙烧后氨浸生产钼酸铵是钼精矿提钼的主 要方法，由于各种原因，产出的三次氨浸渣中仍含有一 定量的钼，如某矿山企业每年产出三次氨浸渣数百吨， 渣中钼含量9 ％一1 5 ％，综合回收利用钼酸铵生产中 产出的三次氨浸渣中的钼，已成为现实需要。1 4J 。这 样既能提高企业经济效益，同时也有利于保护环境。 因此，研究从氨浸渣中回收钼具有重要意义。 氨浸渣主要包括氧化钼、硫化钼和难溶钼酸盐三 部分，硫化钼主要为焙烧不充分所致，钼酸盐类主要为 难溶的钼酸钙，而氧化钼则由于包裹、颗粒大而导致难 溶，特别是对含铁较高的钼精矿，其焙砂在氨浸过程中 生成了难溶的氢氧化铁胶体，从而对氨浸渣包裹，造成 氨浸不充分。有关氨浸渣中钼的网收利用，国内外已 作了许多研究，如选矿法旧。8J 、盐酸分解法一1 及苏打氧 化焙烧法[ I ⋯、酸盐预处理．碱浸工艺2 l 、加压浸 出【l 卜‘4o 等。相对于其他方法，加压浸出具有无污染、 回收率高、流程短等优点。本文采用碱性加压浸出三 次氨浸渣中的钼，详细考察浸出剂、温度、时间等对钼 浸出率的影响。 1 试验部分 1 ．1 试验原料及设备 试验原料某矿山钼焙砂三次氨浸渣。该渣成分 主要是二氧化硅、氧化铁、二硫化钼及钼酸钙等，还有 C u 、P b 、s 等元素，其主要化学成分见表l ，物相组成见 表2 。 主要实验试剂有无水碳酸钠 分析纯，上海虹光 化工厂有限公司 ，氨水 N H ，含量为2 5 ％一2 8 ％，西 陇化工股份有限公司 ，助浸剂A 某种具有强氧化性 的可分解无机盐 。 表l三次氨浸渣主要化学成分C 质量分数 ／％ M o SF eP bC uC a o M g o 1 4 ．1 31 ．2 01 9 ．5 l O ．3 62 ．7 21 ．7 8 ①收稿日期2 0 l l 旬3 - 3 0 作者简介沈裕军 1 9 6 3 一 。男，湖南湘乡人，教授级高工．主要研究方向为湿法冶金。 万方数据 7 4矿冶工程第3 l 卷 表2 三次氨浸渣物相组成 主要试验设备2L 不锈钢材质的F Y x 一1 型高压 釜、电子天平、电热干燥器等。 1 ．2 试验原理 本文研究用加压碱浸3 次氨浸渣中的钼，实现钼 浸出。通过实验比较N a C O ，和N H ，H O 对3 次氨 浸渣中钼的浸出效果。其主要反应分别为 M 0 0 3 H 2 0 c 0 3 2 一一M 0 0 4 2 一 H 2 0 c 0 2t 1 C a M 0 0 4 C 0 3 2 一 一c a c 0 3l M 0 0 4 2 一 2 M o S 2 3 C 0 3 2 一 4 ．5 0 2 一 M 0 0 4 2 一 2 S 0 4 2 一 3 C 0 2 3 M 0 0 3 H 2 0 2 0 H 一一M 0 0 4 2 一 2 H 2 0 4 C a M 0 0 4 2 0 H 一一C a O H 2 M 0 0 4 z - 5 M o S 2 6 0 H 一 4 ．5 0 2 一 M 0 0 4 2 一 2 S 0 4 2 一 3 H 2 0 6 N H ，H 2 0 N H 4 O H 一 7 查阅相关热力学数据Ⅲ。1 引，计算上述反应 1 一 6 的吉布斯自由能变化在2 5 2 0 0 ℃范围内与温度 的关系，如图l 所示。 ， 弓 昌 ∑ ● 臼 ．日 温度／℃ 图l反应式的吉布斯自由能变化与温度的关系 由图1 可以看出对于氧化钼中的钼，用两种浸出 剂浸出时 对应反应式 1 和 4 ，△G o 皆为负值，表 明两种反应在热力学上都是可行的，但用苏打浸出时 反应式 1 ，温度越高，△伊负值越大，反应趋势越 大；而用氨水浸出时 反应 4 ，随温度升高，△俨负 值越小，越不利于其浸出。对于钼酸钙中的钼，用苏打 浸出时 反应 2 ，当温度高于1 5 0 ℃时，△俨变为 负值，反应可以自发进行，而且随着温度升高反应趋势 越大；用氨水浸出时 反应 5 ，△G o 在2 5 2 0 0 ℃ 都为正值，反应不能进行。对于未反应的硫化钼，用苏 打和氨水浸出的反应 反应 3 和 6 ，△G 0 均为负 值，趋势都比较大。 综合考虑同时浸出氧化钼中的钼和钼酸钙中的钼， 苏打较氨水更好，实验结果也很好的证明了这一点。 1 ．3 试验方法 将2 0 0g 三次氨浸渣与一定量的浸出剂及助浸剂 加入高压釜中，倒入一定体积的水，控制一定的温度及 转速，待浸出完毕后，过滤，洗涤，干燥，制样分析。 2 试验结果与讨论 2 ．1 浸出剂种类对浸出率的影响 在1 5 0 ℃，分别用足量的6 0g ／L 的纯碱和6 0g ／L 的氨水作浸出剂浸出氨浸渣中的钼，时间lh ，液固比 为5 。试验结果如表3 所示。 表3 浸出剂对钼的浸出结果 浸出剂种类浸出率／％ N a 2 C 0 3 N H 3 H 2 0 9 1 ．4 3 6 5 ．2 l 从表3 可以看出，以N a C O ，作浸出剂，M o 的浸出 率达9 1 ．4 3 ％，而用N H ，H O 作浸出剂，M o 的浸出 率只有6 5 ．2 1 ％。所以试验确定用N a 2 c O ，作为三次 氨浸渣中钼的浸出剂。 2 ．2 时间对浸出率的影响 固定N a C O ，用量为6 0g ，温度9 0 ℃，氨浸渣2 0 0 g ，液固比为3 ，助浸剂A 用量为6 ％，不同浸出时间对 M o 浸出率的影响如图2 所示。 由图2 可知，M o 浸出率随时间的延长而逐渐升 高。但浸出lh 后，其浸出率变化较小，故选取浸出时 间lh 。 2 ．3 液固比对浸出率的影响 浸出剂N a C O ，用量为6 0g ，三次氨浸渣2 0 0g ，温 度1 8 0 ℃，助浸剂A 用量为6 ％，浸出时间为lh 的情 况下，液固比对M o 浸出率的影响见图3 。 万方数据 第4 期 沈裕军等碱性加压浸出三次氨浸渣中钼的实验研究 寥 ＼ 稃 丑 嬲 。 至 零 ＼ * 丑 嬲 。 兰 时间／h 图2M o 浸出率与浸出时间的关系曲线 液固比 囤3M o 浸出率与液固比的关系曲线 由图3 可以看出，随液固比提高，M o 浸出率逐渐 提高。当液固比为3 时，浸出率达到9 5 ％以上，进一 步增大液固比，浸出率变化不明显，故取液固比为3 较 好。 2 ．4 温度对浸出率的影响 N a 2 C O ，用量为6 0g ，浸出时间1h ，三次氨浸渣 2 0 0g ，液固比为3 ，助浸剂A 用量为6 ％，进行了浸出 温度实验，结果如图4 所示。 零 ＼ 静 丑 嬲 。 至 温度／℃ 图4M o 浸出率与浸出温度的关系曲线 从图4 可以看出，当温度为9 5 ℃时，浸出率为 7 6 ．8 ％；随着温度的升高M o 浸出率也逐渐提高到 9 0 ％以上，当温度到达1 8 0 ℃后，其浸出率已经基本趋 于稳定，故浸出温度取1 8 0 ℃为宜。 2 ．5 浸出剂加入量的影响 固定温度1 8 0 ℃，时间lh ，氨浸渣2 0 0g ，液固比 为3 ，助浸剂A 用量为6 ％，比较不同的N a C O ，加入 量对M o 浸出率的影响，如图5 所示。 零 ＼ ．睁 丑 嬲 o N a 2 c o ，用量／g 图5M o 浸出率与浸出剂加入量的关系影响曲线 从图5 可以看出，N a ，c O ，加入量对M o 浸出率影 响很大，当用量达到6 0g 时，渣中钼的浸出率达到 9 7 ％以上。再提高N a C O ，加入量，浸出率提高不明 显。故选择苏打加入量为6 0g 。 2 ．6 助浸剂A 对浸出率的影响 固定温度1 8 0 ℃，时间1h ，氨浸渣2 0 0g ，液固比 为3 ，N a C O ，用量为6 0g ，比较助浸剂A 加入量对M o 浸出率的影响，结果如图6 所示。 助浸剂A 用最／％ 图6M o 浸出率与助浸剂加入量的关系 由图6 可以看出，助浸剂A 的加入使M o 的浸出 率得到了提高，助浸剂A 用量为6 ％左右时，M o 浸出 率达到9 8 ％以上。 2 ．7 综合试验结果 根据前述试验结果，确定3 次氨浸渣最佳浸出条 件如下3 次氨浸渣2 0 0g ，N a 2 C 0 36 0g ，温度1 8 0 ℃， 液固比为3 ，助浸剂A 用量为6 ％。前次浸出渣的洗水 配N a ，C O ，作浸出剂进入下一次加压浸出试验，连续 进行4 个周期的浸出试验，试验结果见表4 。 万方数据 7 6 矿冶工程 第3 l 卷 表4 四次连续浸出的浸出试验结果 在小试试验基础上，又进行了扩大型试验，在1 0 L 容量的高压釜中处理lk g 氨浸渣，扩大试验结果与 小试试验结果基本相同。 3 结论 1 通过一系列单因素实验得出三次氨浸渣碱浸 的最佳浸出条件为N a c O ，用量为3 0 ％，浸出时间为 1h ，反应温度为1 8 0 ℃，液固比为3 ，助浸剂A 用量为 6 ％，在最佳条件下钼浸出率达9 8 ％以上。 2 在最佳浸出条件下进行连续循环浸出和扩大 规模浸出，M o 浸出率均在9 8 ％以上。 参考文献 [ 1 ] 刘公召。阎伟，梅晓丹，等．从废加氢催化剂中提取钼的研究 [ J ] ．矿冶工程。2 0 1 0 。3 0 2 7 0 一7 2 ． [ 2 】唐军利，刘东新．从钼精矿、氧化钼、钼酸氨质量对比看中外生产 技术差异[ J ] ．中国钼业，2 0 0 8 ，3 2 2 4 2 4 5 ． [ 3 ]朱永安．调整产业结构，推动科技进步，促进金堆城钼业集团可 持续发展[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 6 ，2 6 4 8 6 8 9 ． [ 4 ] 公彦兵，沈裕军，丁喻，等．辉钼矿湿法冶金研究进展[ J ] ．矿 冶工程。2 0 0 9 ，2 9 1 7 8 8 1 ． [ 5 ]胡真，李汉文，张慧，等．某铜钼矿合理选矿工艺的研究[ J ] ． 矿冶工程。2 0 0 8 ，2 8 6 2 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f m e t a l sf 而mal i m o n i t i cn i c k e ll a t e r i t eu s i n ga 8 u l f a t i o n - m 船t i n g l e a c h i n gp №Ⅲ[ J 】．H y d 『o m e t a l I u r g y ，2 0 0 9 。9 9 3 1 4 4 一1 5 0 ． [ 1 1 ] Y 彻b j nx u ，Y 柚t i n gx i e ，I 棚Y 彻。e ta I ．An 州肌汕0 d 矗 rr e c o v e - r i n gv a J u a b l em e t a l sf m ml o w g m d en i c k e I l 如∞o ∞砌d eo r ∞[ J ] ． H y d m m t a l l u r g y ，2 0 0 5 ，8 0 4 2 8 0 一2 8 5 ． [ 1 2 ] K 比eIJ ．P i l o tp l 蛐tp m d u c t i o no ff e 肿n i c k e lf m mn i c k e l 锄dd u 咖 i naD ca r cf u ⅡI a c e [ J ] ．M i n e r a l sE n 舀n e e r i n g ，2 0 0 2 ，1 5 1 1 1 0 1 7 一1 0 2 2 ． [ 1 3 ] 李仲恺，袁熙志，林春重．回转窑预还原焙烧红土矿工艺模拟研 究[ J ] ．铁合金，2 0 0 9 ，4 0 4 2 4 2 8 ． [ 1 4 ] 胡文军．铀矿堆浸中粒度对浸出率的影响[ J ] ．西部探矿工程， 2 0 0 0 ，1 2 5 7 7 7 9 ． [ 1 5 ] O l 锄i p e k u nEO ．1 i n e t i c so fI e a c h i n gl a t e r i t e [ J ] ．M i n 耐a Ip r D c e s s - i n g ，2 0 0 0 ，6 0 1 9 一1 4 ． [ 1 6 ] M c D 佣a l dRG ，w h i t t i n g 【o nBI ．A 咖∞p h e r i ca c i dI e 卵h i n g0 f n i c k e ll a t e r i t 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