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从镍钼矿焙砂中提取钼的新工艺研究

作　者: 胡磊
导　师: 肖连生
学　校: 中南大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 镍钼矿钼酸铵高压浸出萃取
分类号: TF841.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文以贵州遵义地区提供的镍钼矿焙砂为原料,提出了一种高效、环境友好、低成本的处理新工艺,工艺主要包括苏打浸出和季胺盐直接萃取(碱性萃取)两部分,制得纯钼酸铵溶液。试验表明该工艺具有工艺流程短、化学试剂消耗小,废水排放量小,易于工业化的优点。论文主要研究内容与结论如下：1.焙砂的苏打浸出首先对镍钼矿焙砂进行了常压浸出实验研究,结果表明,钼的浸出率最优达到87.40%,浸出渣中钼的含量仍有1%,常压浸出效果不理想。为进一步提高钼的浸出率,考虑采用苏打高压浸出。试验考察了苏打加入量、液固比、浸出温度、浸出时间对浸出的影响。结果表明,在浸出温度170℃,苏打加入量为矿样30%,液固比2：1,浸出时间90min的浸出条件下,钼的浸出率为95.83%,浸出渣中钼的含量0.296%。为抑制浸出液中杂质磷、砷、硅的浸出,考虑高压浸出时加入添加剂,通过对添加剂种类及加入量、苏打加入量及浸出温度等因素的讨论,得出最佳浸出工艺条件为：苏打加入量为矿样30%,氧化镁加入量为矿样的2.5%,温度160℃,液固比2：1,浸出时间90min。在此最优条件下,钼的浸出率为95.9%,浸出渣中钼含量为0.285%,浸出液中钼、磷、砷和二氧化硅的浓度分别为10.69g/L、0.18g/L0.32g/L、0.48g/L,硅钼分离系数为25。苏打高压浸出实验中钼与主要杂质实现了初步分离,为后续碱性萃取工艺减轻了除杂负担,在工业上具有较好的推广价值。2.苏打浸出液的直接碱性萃钼选择有机相组成为：350g/L TOMAC+25%仲辛醇+磺化煤油,有机相经转为碳酸型后用于萃取。结合考虑料液浓度及有机相的萃钼饱和容量,当萃取相比为1/2时,采用5级逆流萃取,钼萃取率为98.7%；萃余液中Mo浓度降至O.1g/L,杂质P、As、SiO2浓度分别为0.16、0.25、0.28g/L,因而萃取过程中杂质磷、砷、硅的去除率分别达到88.9%、89.3%和71.8%,仅有少量的杂质进入有机相。负载有机相用去离子水洗涤1次即可用于反萃。本研究采用斜率法验证了季胺盐萃钼机理为：MoO42-(aq)+(R3R’N)2CO3(org)=(R3R’N2)MoO4(org)+CO32-(aq)采用2.84mol/L NH4HCO3,相比O/A=2/1,通过15级逆流反萃,钼的反萃率达到95.8%,反萃液中钼和杂质P、As、SiO2浓度分别为34.5、0.0066、0.025和0.39g/L,钼与杂质的浓度比P/Mo、As/Mo、 Si/Mo分别为0.00019、0.00071和0.011。通过计算,可知在碱性萃取-反萃过程中,杂质P、As、Si的去除率分别为99.15%、97.97%和77.39%,因而,该过程在富集钼的同时具有很好的除杂效果。反萃后有机相用再生剂NaOH处理可循环利用,实验结果表明：当NaOH用量为理论数的1-1.25倍时,再生后的有机相用于萃取的效果较佳；同时提高再生相比可提高试剂NaOH的利用率和分相效率。萃余液补碱返回一次高压浸出的浸钼效果良好。采用萃余液循环浸出的实验结果表明：当S042"<90g/L,硫酸根对钼、磷、砷、硅浸出率的影响不大,硫酸根不断积累；依据硫酸根循环浸出积累模拟模型,最终硫酸根浓度不会超过58g/L。这为水相的循环再用提供可能。苏打高压浸出-碱性萃取工艺的优势在于：工艺简单,流程短,钼收率高,试剂消耗和废水排放量均少；萃余液可返回苏打浸出,且整个反应体系为碱性,对设备防腐要求低。故该工艺在工业上具有很好的应用前景。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章文献综述  12-30
  1.1 钼及其化合物的性质  12-13
    1.1.1 钼的物理性质  12
    1.1.2 钼的化学性质  12-13
  1.2 钼及其化合物的用途  13-14
  1.3 我国钼资源现状  14-16
    1.3.1 传统型钼资源现状  14
    1.3.2 非传统型钼资源现状——镍钼矿  14-16
  1.4 镍钼矿的冶炼工艺现状  16-22
    1.4.1 选矿工艺  16-18
    1.4.2 镍钼矿火法湿法结合工艺  18-20
    1.4.3 全湿法工艺  20-21
    1.4.4 其他工艺  21-22
  1.5 浸出液中钼的提取富集方法  22-27
    1.5.1 化学沉淀法  22
    1.5.2 活性炭吸附法  22
    1.5.3 离子交换法  22-25
    1.5.4 溶剂萃取法  25-27
  1.6 课题研究的思路、意义及主要内容  27-30
    1.6.1 课题研究的思路  27-28
    1.6.2 课题研究的意义及创新点  28
    1.6.3 课题研究的主要内容  28-30
第二章镍钼矿焙砂苏打浸出试验研究  30-56
  2.1 试验原料  30-31
  2.2 试验试剂及仪器设备  31
  2.3 试验基本原理  31-36
    2.3.1 矿石焙砂的浸出过程  31-32
    2.3.2 浸出过程抑制杂质的方法  32-36
      2.3.2.1 水溶液中SiO_2存在的形态  32-33
      2.3.2.2 水溶液中P存在的形态  33-34
      2.3.2.3 水溶液中As存在的形态  34-36
  2.4 试验方法  36
  2.5 分析方法  36-38
    2.5.1 钼含量的分析  36-37
    2.5.2 镍含量的分析  37-38
    2.5.3 溶液中磷砷硅的分析  38
  2.6 数据处理方法  38-39
  2.7 常压浸出试验结果与讨论  39-43
    2.7.1 焙砂粒径对浸出的影响  39
    2.7.2 苏打加入量(比矿样)对钼浸出率的影响  39-40
    2.7.3 液固比对钼浸出率的影响  40
    2.7.4 浸出温度对钼浸出率的影响  40-41
    2.7.5 浸出时间对钼浸出率的影响  41-42
    2.7.6 搅拌速度对钼浸出率的影响  42
    2.7.7 常压下综合性实验结果  42-43
  2.8 高压浸出试验结果与讨论  43-46
    2.8.1 高温高压下苏打加入量(比矿样)对钼浸出率的影响  43
    2.8.2 高温高压下液固比对钼浸出率的影响  43-44
    2.8.3 高温高压下浸出时间对钼浸出率的影响  44-45
    2.8.4 高温高压下浸出温度对钼浸出率的影响  45
    2.8.5 高温高压下综合性实验结果  45-46
  2.9 添加添加剂时高压浸出抑制杂质的试验结果与讨论  46-49
    2.9.1 添加剂种类的确定  46-47
    2.9.2 添加剂氧化镁加入量对钼及杂质浸出率的影响  47-48
    2.9.3 苏打加入量对钼及杂质浸出率的影响  48
    2.9.4 浸出温度对钼及杂质浸出率的影响  48-49
    2.9.5 综合性实验  49
  2.10 正交试验  49-52
    2.10.1 正交试验因素的确定  50
    2.10.2 正交试验因素水平编码表的确定  50
    2.10.3 正交试验安排与实验结果  50-52
  2.11 优化实验结果  52
  2.12 镍钼矿焙砂苏打浸出与氨水浸出实验对比与分析  52-54
  2.13 本章小结  54-56
第三章钼的碱性萃取  56-82
  3.1 试验原料  56
  3.2 试验试剂及仪器设备  56
  3.3 萃取基本原理  56-57
  3.4 试验及数据处理方法  57-60
    3.4.1 有机相的配制及转型  57-58
    3.4.2 萃取  58
    3.4.3 洗涤  58-59
    3.4.4 反萃  59-60
    3.4.5 各成分分析方法  60
  3.5 碱性萃取机理的研究  60-62
    3.5.1 斜率法  60-62
  3.6 萃取过程的热力学分析  62-64
  3.7 萃取实验结果与讨论  64-72
    3.7.1 萃取剂浓度对萃取的影响  64
    3.7.2 极性改善剂浓度对萃取的影响  64-65
    3.7.3 振荡时间对萃取的影响  65-66
    3.7.4 振荡温度对萃取的影响  66
    3.7.5 相比对萃取的影响  66-67
    3.7.6 料液浓度对萃取的影响  67-68
    3.7.7 料液中碳酸钠浓度对萃取的影响  68-69
    3.7.8 料液中硫酸根浓度对萃取的影响  69
    3.7.9 萃取等温线的绘制  69-70
    3.7.10 理论逆流萃取级数的确定  70-71
    3.7.11 五级逆流萃取实验  71-72
  3.8 洗涤实验结果与讨论  72-73
    3.8.1 相比对洗涤分相的影响  72-73
    3.8.2 洗涤实验  73
  3.9 反萃实验结果与讨论  73-77
    3.9.1 NH_4HCO_3浓度对反萃的影响  74
    3.9.2 振荡时间对反萃的影响  74-75
    3.9.3 相比对反萃的影响  75
    3.9.4 SO_4~(2-)在反萃过程中的走向  75-76
    3.9.5 15级逆流反萃实验的探索  76-77
  3.10 再生实验结果与讨论  77-80
    3.10.1 再生剂的选取依据  77
    3.10.2 再生过程相关数据定义及处理方法  77
    3.10.3 NaOH用量对再生及萃取的影响  77-79
      3.10.3.1 NaOH用量对再生的影响  77-79
      3.10.3.2 再生时NaOH用量对后续萃取的影响  79
    3.10.4 相比对再生的影响  79-80
  3.11 本章小结  80-82
第四章萃余液返回浸出试验研究  82-86
  4.1 萃余液返回浸出初步探索  82
  4.2 硫酸根离子对返回浸出的影响  82-85
  4.3 萃余液返回浸出试验小结  85-86
第五章结论与建议  86-90
  5.1 结论  86-87
  5.2 建议  87-90
参考文献  90-96
致谢  96-97
攻读硕士学位期间发表的文章  97
硕士学位期间科研情况  97

从镍钼矿焙砂中提取钼的新工艺研究

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