降低工业氧化钼中钾含量的工艺研究

王 磊，周新文

(金堆城钼业股份有限公司技术中心，陕西 西安 710077)

0 前言

目前，世界上大多数工业氧化钼都是采用氧化焙烧钼精矿的方法得到【1】。而降低工业氧化钼中的钾阳离子工艺，传统方法采用酸洗工艺【2】。金堆城钼业股份公司采用国际上先进的焙烧工艺进行工业氧化钼的生产，并且采用先进的氧化钼水洗工艺进行钾阳离子的去除。根据生产经验，在焙烧高溶氧化钼时，焙烧炉温不低于580 ℃，将刚出炉的热产品用冷却机极速冷却，这样就会使钾在氧化钼中的存在形态发生变化，更易于在水洗过程中将钾去除。

1 实验部分

1.1 实验原料

工业氧化钼，工业纯水。工业氧化钼主要化学元素含量如表1 所示。

表1 工业氧化钼元素分析 %

1.2 仪 器

1 000 mL 玻璃烧杯，50 mL、500 mL 的量筒，玻璃温度计，布氏漏斗，MH3000 型电子调温加热套，Ⅱ-1 精密增力电动搅拌器，DHG-9240A 型电热恒温鼓风干燥箱，2 ×Z-1 型旋片真空泵。

1.3 降钾工艺路线

高温氧化钼→急速冷却→水洗→过滤→烘干→检测

为了验证焙烧工业氧化钼中钾含量的水洗去除率，首先要对传统的水洗降钾工艺以及急冷降钾工艺进行结合，工艺路线如图1 所示。

由图1 可知:水洗工艺中关键问题有3 个，一是钾元素是否能够溶于水;二是钾的赋存状态具备可溶性，是否可以和水充分接触溶解;第三个问题看似简单，却往往被人忽略，即如何降低滤饼中的残留水分，因为残留的水分越多，则滤饼中残留杂质越多。

图1 降低钾含量的工艺路线

1.4 实验方案

将500 g 高温氧化钼(温度在400～600 ℃之间)，通过急速冷却工艺迅速冷却到室温30 ℃左右，然后倒入烧杯加入1 500 mL 工业纯水，加热搅拌1 h，之后过滤，将滤饼烘干后检测滤饼及滤液。

2 实验结果与讨论

2.1 水洗工艺、急速冷却工艺对钾含量的总体影响

根据相关资料以及相关测试［3］，表明氧化钼中钾元素大部分是可溶性的钾，这一点已经得到验证并且达成共识。但是，水洗过的氧化钼通过过滤后还有部分水分残留，这是导致钾含量较高的一大原因。

如何降低滤饼中的残留水分，在工艺中是应该得到充分重视:一是滤饼中的水分残留在10%～15%，二是氧化钼急速冷却后水洗滤液中钾含量0.4 g/L左右。

表2 水洗工艺、急速冷却工艺对钾含量的总体影响

急冷工艺只能解决钾元素充分溶于水的问题，无法解决滤饼残留水分的问题，还需进行相关试验。

2.2 急速冷却温度及工艺对水洗工艺钾含量的影响

2.2.1 不同温度对急冷、水洗效果的影响

将氧化钼加热到400 ℃、500 ℃、600 ℃后急冷，然后水洗，试验结果见表3。

表3 氧化钼不同急冷温度水洗后的滤饼结果

试验结果表明，氧化钼不同温度对急冷效果有一定的影响。在一定范围内温度越高急冷效果越好。600 ℃急冷料水洗钾含量可以降至45 mg/kg。

2.2.2 不同急冷工艺对水洗效果的影响

(1)接触法急冷:直接将500 ℃氧化钼投入20 ℃冷水中急冷;(2)非接触法急冷:将500 ℃氧化钼隔绝急冷，冷源温度20 ℃。试验结果见表4。

表4 不同急冷工艺水洗后的滤饼结果

两种方法都可以起到降钾的效果，相比之下接触法降低到45 mg/kg，非接触法降低到50 mg/kg。原因是采用接触法时，冷却水可以将氧化钼中的一部分杂质溶解，其中包括部分钾元素。

2.2.3 急冷时间对水洗工艺的影响

将600 ℃氧化钼隔绝急冷，冷源温度20 ℃，不同急速冷却速率得到不同效果的冷料。试验结果见表5。

表5 不同急冷速率水洗后的滤饼结果

由表5 可知，不同急速冷却速率对后续的水洗工艺有一定影响，急冷速率越高，则水洗后的钾元素含量相应降低，急冷速率大于28.5 ℃/s 时，水洗氧化钼滤饼的钾含量稳定在65 mg/kg。

2.3 水洗工艺的调整

(1)水洗工艺的调整主要是对水洗氧化钼滤饼采用少量热水冲洗，这有助于将滤饼上吸附的金属钾离子去除，采用的热水温度为80 ℃。试验结果见表6。

表6 80 ℃水冲滤饼处理结果

从试验结果可以看出，滤饼经过80 ℃水冲后，对钾有一定的洗脱效果，基本可以将滤饼中的吸附钾洗脱干净，该钾能占到滤饼中总钾的30%左右。但是这种工艺加大了纯水的用量。

(2)总水量不变，固液总比为1∶3，首先用2 份的水进行水洗，然后再用1 份的水进行滤饼冲洗，采用的冲洗水温度为80 ℃。试验结果见表7。

表7 水洗滤饼2 次处理结果

从试验结果可以看出，总水量不变，采用分步(水洗、水冲)水洗得到的滤饼，钾含量也有所减低，与直接洗脱的方法结果近似。

4 结论

(1)急速冷却工艺对氧化钼水洗工艺钾含量的降低有很好的作用。对急速冷却后的工业氧化钼进行水洗降钾，产品K 含量为65～70 mg/kg，相对于没有急冷的情况的85 mg/kg，钾含量降低。

(2)先采用急速冷却工艺，再采用适当纯水冲洗的方法，可以使产品的钾含量降至50～60 mg/kg，最低可达到45 mg/kg 。

(3)氧化钼不同温度对急速冷却工艺的效果有一定的影响，在合理的温度范围内，温度越高，急冷速率越高效果越好。

(4)氧化钼水洗后、再采用80 ℃纯水冲洗滤饼的工艺，可以有效降低产品中钾元素的含量。

(5)在保证水洗工艺效果，且不增加纯水用量的情况下，可以采取多次水洗的方法进行分部式水洗操作，效果与水洗后再水冲洗滤饼的效果相当。

［1］张文钲.钼酸铵研究进展［J］.中国钼业，2005，29(2):29-32.

［2］马荣骏.湿法冶金原理［M］.北京:冶金工业出版社，2007.

［3］天津大学无机化学教研室.无机化学［M］.北京:高等教育出版社，1999.