用氢氧化钠从钼精矿中浸出钼的试验研究

成宝海，侯晓川，彭 俊，丁 喻

（1.长春师范学院，吉林 长春 130032；2.长沙矿冶研究院，湖南 长沙 410012；3.中南大学 冶金科学与工程学院，湖南 长沙 410083）

钼是一种重要的稀有金属，广泛应用于航天、核能工程、真空电子材料等领域［1－4］。我国钼资源储量丰富，分布广泛，保有储量达855万t，主要分布于河南栾川、吉林大黑山、陕西金堆城和辽宁杨家杖子。但我国钼矿贫矿多、富矿少，共生和伴生钼矿床储量大。

目前，钼精矿的处理一般采用焙烧—预处理—碱浸工艺。现有工艺多将钼精矿氧化焙烧，酸预处理、氨浸后，酸沉钼酸铵［5－9］。本研究以某厂氧化焙烧后的钼精矿为原料，用氢氧化钠浸出其中的钼，通过试验，确定钼的浸出工艺及参数，为钼矿资源的回收利用提供参数依据。

1 试验部分

1.1 试验原料

试验所用钼精矿化学成分见表1。

表1 钼精矿化学组成的质量分数 %

1.2 仪器与试剂

试验所用主要仪器有S312－90型数显恒速电子搅拌器，SHB－Ⅲ型循环水式多用真空泵，202－1型电热恒温干燥箱，DL－1型电子调节万用电炉，pHS－25数显pH计，SPS4000型电感耦合等离子体光谱仪（ICP－AES），F97－1型密封式化验制样粉碎机。

试验所用试剂为氢氧化钠，分析纯。

1.3 试验方法

准确称取一定量氢氧化钠，加入一定量水，配制所需浓度溶液。将氢氧化钠溶液加入到反应器中，用控温电炉加热，达到要求温度后，加入钼精矿。控制一定温度和反应时间，在一定搅拌转速下进行浸出。浸出后，真空抽滤，并用热水洗涤滤渣。滤液、滤渣（干燥后）分别送分析，计算钼浸出率。

2 试验结果及讨论

2.1 搅拌速度对钼浸出率的影响

试验条件：钼精矿质量50g，钼精矿粒度小于0.15mm（－100目），氢氧化钠与钼精矿质量比（β）1.2，浸出时间90min，浸出温度80℃，液固体积质量比4∶1。搅拌速度对钼浸出率的影响试验结果如图1所示。可以看出：钼浸出率随搅拌速度增大而增大；搅拌速度180～450r／min范围内，钼浸出率增大幅度较大；搅拌速度大于450 r／min后，钼浸出率变化不大。浸出过程中，扩散层厚度δ与搅拌速度v成反比［10］。

图1 搅拌速度对钼浸出率的影响

式中：δ—扩散层厚度；k—浸出扩散速度常数；n—指数，一般取0.6；v—扩散速度。

搅拌速度增大，产生的高速涡流能带走大部分扩散层，使扩散层厚度减小，有利于浸出的进行。随着搅拌速度的提高，浸出剂分子被快速传递到固相界面，反应产物也快速离开反应界面，使得反应体系物质的扩散速度加快，浸出反应加快；但搅拌对浸出反应速度的提高是有限度的，因为晶体与靠近晶体的溶液层之间存在着牢固的附着力，当整个液体已处于相对剧烈的紊流时，固体表面层附近的液体仍然可以处于层流状态，即固体表面存在液体表面层，即使在强烈搅拌条件下，液体表面层也难以消除。因此，搅拌速度达到一定后，继续加大搅拌速度并不能加速离子或分子的扩散速度，也就不能提高浸出速度和浸出率。综合考虑，搅拌速度确定为450r／min。

2.2 浸出时间对钼浸出率的影响

试验条件：钼精矿质量50g，钼精矿粒度小于0.15mm（－100目），氢氧化钠与钼精矿的质量比（β）1.15，浸出温度80℃，液固体积质量比4∶1，搅拌速度450r／min。浸出时间对钼浸出率的影响试验结果如图2所示。

图2 浸出时间对钼浸出率的影响

从图2看出：浸出时间在60～90min范围内，钼浸出率随浸出时间的延长而逐渐增大；浸出90min后，钼浸出率趋于稳定。因此，确定浸出时间为90min。

2.3 液固体积质量比对钼浸出率的影响

试验条件：钼精矿质量50g，粒度小于0.15 mm（－100目），氢氧化钠与钼精矿的质量比（β）1.15，浸出温度80℃，搅拌速度450r／min，浸出时间90min。液固体积质量比对钼浸出率的影响试验结果如图3所示。

图3 液固体积质量比对钼浸出率的影响

从图3看出：液固体积质量比在3∶1～4∶1范围内，钼浸出率随液固体积质量比增大而增大；液固体积质量比在4∶1～6∶1范围内，钼浸出率趋于稳定。主要原因是：液固体积质量比较小时，浸出体系的黏度较大，离子扩散与传质阻力较大；随着液固体积质量比增大，矿浆黏度逐渐减小，离子扩散与传质速度较快，生成的物质能迅速离开反应物表面。综合考虑，液固体积质量比确定为4∶1。

2.4 氢氧化钠加入量对钼浸出率的影响

试验条件：钼精矿质量50g，粒度小于0.15 mm（－100目），浸出温度80℃，搅拌速度450 r／min，液固体积质量比4∶1，浸出时间90min。氢氧化钠与钼精矿的质量比（β）对钼浸出率的影响试验结果如图4所示。

图4 氢氧化钠加入量对钼浸出率的影响

从图4看出：氢氧化钠与钼精矿质量比（β）在1.0～1.2范围内，钼浸出率随β增大而逐渐提高；当β大于1.2时，钼浸出率变化很小。因此，后续浸出试验中，氢氧化钠与钼精矿的质量比确定为1.2。

2.5 温度对钼浸出率的影响

试验条件：钼精矿质量50g，钼精矿粒度小于0.15mm（－100目），氢氧化钠与钼精矿质量比1.2，搅拌速度450r／min，液固体积质量比4∶1，浸出时间90min。温度对钼浸出率的影响试验结果如图5所示。

图5 温度对钼浸出率的影响

从图5看出：温度对钼浸出率影响较大，随浸出温度升高，钼浸出率明显提高。浸出过程中，温度对扩散控制与化学反应控制的浸出过程都有影响，提高矿浆温度，会使浸出反应所需活化能降低，有利于浸出反应速度和浸出率提高。因此，试验确定在较高的温度（85℃）下进行钼的浸出。

2.6 精矿粒度对钼浸出率的影响

试验条件：钼精矿质量50g，浸出温度85℃，氢氧化钠与钼精矿质量比1.2，搅拌速度450 r／min，液固体积质量比4∶1，浸出时间90min。钼精矿粒度对钼浸出率的影响试验结果如图6所示。

图6 粒度对钼浸出率的影响

从图6看出，钼精矿粒度越小，钼浸出率越高。这是由于钼精矿细磨后，比表面积增大，与溶剂的接触面积增大，有利于浸出的进行；同时，精矿在细磨过程中，颗粒得到不同程度的机械活化，加强了扩散的传质过程［11］；此外，细磨使被包裹的钼裸露出来，易于被浸出。

试验条件下，精矿粒度在－0.1～＋0.15mm范围内，钼浸出率较高；继续减小钼精矿粒度，钼浸出率变化不大，反而增加磨矿成本；同时，过细的粒度会增加浸出体系的黏度。因此，后续试验中，钼精矿粒度以小于0.1mm为宜。

2.7 综合条件验证试验

在试验确定的优化条件下，即浸出温度85℃，浸出时间90min，钼精矿粒度小于0.1mm，搅拌速度450r／min，β＝1.2，液固体积质量比4∶1，进行综合条件验证试验。试验结果见表2。

表2 综合条件下的浸出验证试验

从表2看出，浸出结果较为稳定，浸出渣中钼质量分数均小于1%，平均钼浸出率为99.11%。

3 结论

采用氢氧化钠从钼精矿中浸出钼有效可行。较优的技术参数为温度85℃，氢氧化钠与钼精矿质量比1.2，搅拌速度450r／min，液固体积质量比4∶1，浸出时间90min，钼精矿粒度小于0.1 mm。最佳条件下，平均钼浸出率为99.11%。

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