过硫酸盐氧化碱浸低品位铜精矿提取钼①

王铁墨， 刘志雄， 李 飞， 李琴香， 李光英， 刘嘉琪， 张敬森， 段晓月

（1.吉首大学 物理与机电工程学院，湖南 吉首 416000； 2.河北保定地质实验测试中心，河北 保定 071051； 3.吉首大学 湖南省2011 计划锰锌钒工业技术协同创新中心，湖南吉首 416000；4.矿物清洁生产与绿色功能材料开发湖南省重点实验室，湖南 吉首 416000；5.云南锡业股份有限公司卡房分公司，云南 个旧 661000）

辉钼矿占世界钼开采总量的90%以上［1-3］，而从铜钼矿中回收的钼占世界钼总产量的48%［4］。 目前部分铜钼矿采用浮选分离铜和钼，分离效果欠理想［5］，铜精矿品位低且回收率低。 火法冶炼处理该类铜精矿，钼易生成钼酸铜而进入渣相，影响金属钼回收，因此常采用湿法冶金处理此类型矿，回收其中金属钼及提高铜精矿品位。

从多金属矿物中回收钼的湿法方法有氧压浸出、碱浸、酸浸、电氧化浸出和生物浸出等［6-8］，其中碱浸方法操作简单且对环境友好［8-10］。

钼矿氧化碱浸过程中常用氧化剂有过氧化氢、次氯酸钠和氯酸钠等。 以过硫酸盐氧化碱浸硫化钼鲜有报道。 以过硫酸盐为强氧化剂［11］，可能利于硫化钼氧化碱浸。 因此，本文以过硫酸盐为氧化剂，拟开发铜精矿氧化碱浸提取钼的新工艺。

1 试验部分

1.1 试验材料

铜精矿取自云南省某选矿厂，试样粒度均小于0.045 mm。 含钼铜精矿主要化学成分分析结果见表1。试样中主要有价元素为Cu 和Mo，其他成分包括SiO2、Ca、Fe，S 等，还有少量Zn、Al 和K 等。 铜精矿物相分析结果表明，有用矿物为黄铜矿（CuFeS2）和辉钼矿（MoS2），脉石矿物为二氧化硅（SiO2）、黄铁矿（FeS2）和方解石（CaCO3）等。

表1 铜精矿化学成分分析结果（质量分数）／%

1.2 试验设备与试剂

试验设备：电子恒温水浴锅、电子分析天平、数显变频控制搅拌器、循环水式真空泵、电热鼓风干燥箱、等离子-原子发射分光光度计和X 射线衍射仪等。

试验试剂：碳酸钠，过硫酸钠，浓硫酸，硝酸，均为分析纯；试验用水为实验室自制高纯水。

2 试验方法与原理

2.1 试验方法

称取50 g 试样和适量一定浓度的Na2CO3溶液置于配有机械搅拌器、冷凝管、温度计及橡胶塞的1 L 四颈圆底烧瓶中，将烧瓶浸入恒温水浴锅中，加热并搅拌，待温度和搅拌速度达到所需定值时，将适量Na2S2O8投入烧瓶，记录起始反应时间，进行氧化碱浸试验。

间隔一定时间从烧瓶中取5 mL 浸出液，过滤，用ICP-OES 方法测定滤液中元素离子浓度，计算金属元素的浸出率；反应完毕，进行抽滤，并用蒸馏水洗涤滤饼至中性，滤饼在80 ℃下干燥12 h，贮存备用。

2.2 试验原理

采用过硫酸钠为浸出剂，浸出剂与精矿中的辉钼矿（MoS2）、黄铜矿（CuFeS2）及黄铁矿（FeS2）可发生如下化学反应：

其中CuFeS2、FeS2可被氧化，但元素铜和铁生成难溶氧化物进入浸渣中，而MoS2易被氧化生成可溶的钼酸钠进入溶液，从而实现选择性浸出金属钼。

3 结果与讨论

3.1 搅拌速度对钼浸出的影响

浸出时间4 h、Na2CO3初始浓度2.0 mol／L、液固比10 mL／g、温度50 ℃、Na2S2O8初始浓度0.3 mol／L条件下，研究了搅拌速度对铜精矿中钼浸出率的影响，结果如图1 所示。 从图1 可知，搅拌速度从200 r／min增大至400 r／min，钼浸出率从68.35%增大到76.83%，之后继续增大搅拌速度对钼浸出率影响不大。 为完全消除扩散因素对钼浸出的影响，搅拌速度选择500 r／min。

图1 搅拌速度对钼浸出的影响

3.2 浸出时间对钼浸出的影响

搅拌速度500 r／min，其他条件不变，浸出时间对钼浸出率的影响如图2 所示。 从图2 可知，初始浸出时，钼氧化浸出速率增长较快，之后随着氧化浸出时间延长，钼浸出率增加速度变缓，其原因是浸出时间3.0 h 内，辉钼矿大部分已被氧化浸出，同时氧化剂浓度也变小，导致钼浸出速度变小；浸出时间4.0 h 时，钼浸出率达到最大，为76.83%；继续延长浸出时间，钼浸出率基本保持不变，表明氧化剂可能消耗殆尽。 适宜的浸出时间为4 h。

图2 浸出时间对钼浸出的影响

3.3 Na2S2O8 初始浓度对钼浸出的影响

浸出时间4 h，其他条件不变，过硫酸钠初始浓度对铜精矿中钼浸出率的影响如图3 所示。 由图3 可知，Na2S2O8初始浓度为0 ～0.7 mol／L 时，钼浸出率呈增大趋势，Na2S2O8浓度0.7 mol／L 时，钼浸出率达到最大值88.13%，之后继续增大Na2S2O8浓度，钼浸出率反而降低。 Na2S2O8初始浓度过大，黄铜矿和黄铁矿被氧化生成铁氧化物，而新相铁氧化物能吸附溶液中钼（Ⅵ）［12］，因而导致钼浸出率降低。 Na2S2O8初始浓度0.7 mol／L 为宜。

图3 过硫酸钠初始浓度对钼浸出的影响

3.4 浸出温度对钼浸出的影响

Na2S2O8初始浓度0.7 mol／L，其他条件不变，浸出温度对钼浸出率的影响如图4 所示。 从图4 可以看出，铜精矿中钼浸出率随温度升高呈现先增大后降低的规律。 随着温度升高，溶液分子热运动速度增大，浸出剂与矿物颗粒表面的碰撞机会增加，同时溶液黏度减小，浸出剂渗入矿物内部缝隙能力增强，浸出剂与矿物内部接触机会增多，有利于硫化矿的氧化，辉钼矿氧化转化为可溶性Mo（Ⅵ）进入碱性溶液中，钼浸出率增大。 温度50 ℃时，钼浸出率达到最大值，为88.13%。适宜的浸出温度为50 ℃。

图4 浸出温度对钼浸出的影响

3.5 Na2CO3 初始浓度对钼浸出的影响

浸出温度50 ℃，其他条件不变，Na2CO3初始浓度对钼氧化浸出率的影响如图5 所示。 从图5 可知，Na2CO3初始浓度从1.0 mol／L 增至2.5 mol／L，钼氧化浸出率从17.34%增大至97.13%；继续增大Na2CO3初始浓度，钼氧化浸出率基本维持不变。 适宜的Na2CO3初始浓度为2.5 mol／L。

图5 Na2CO3 初始浓度对钼浸出的影响

3.6 液固比对钼浸出的影响

Na2CO3初始浓度2.5 mol／L，其他条件不变，液固比对钼氧化浸出率的影响如图6 所示。 由图6 可知，液固比4～10 mL／g 范围内，钼氧化浸出率随液固比增大而增加，液固比10 mL／g 时，钼浸出率达到最大值，为97.13%，之后继续增大液固比，钼浸出率维持不变。适宜的液固比为10 mL／g。

图6 液固比对钼浸出的影响

3.7 优化条件下试验重复性检验

低品位铜精矿中氧化碱浸出提取钼的优化条件为：搅拌速度500 r／min，Na2CO3初始浓度2.5 mol／L，过硫酸钠初始浓度0.7 mol／L，浸出时间4.0 h，液固比10 mL／g，温度50 ℃。 在优化条件下，平行进行了5 组低品位铜矿氧化碱浸提钼试验，钼浸出率分别为97.09%、97.82%、96.80%、98.18%和95.61%，平均钼浸出率为97.10%。

4 结 论

1） 以过硫酸钠为氧化剂，在Na2CO3溶液中从低品位铜精矿中高效氧化浸出金属钼，实现了铜与钼的高效分离。

2） 从铜精矿中碱性氧化浸出钼的优化条件为：搅拌速度500 r／min，浸出温度50 ℃，Na2CO3初始浓度2.5 mol／L，过硫酸钠初始浓度0.7 mol／L，液固比10 mL／g，浸出时间4.0 h。 优化条件下钼平均氧化浸出率达97.10%。