Получение молибдена из отходов промышленности (стр. 7 из 9)

Для осаждения парамолибдата аммония аммиачный раствор упаривают до 400 г/л МоО₃, что соответствует плотности раствора 1,40 г/см³. В производственных условиях выпаривают сначала до плотности 1,20 – 1,23 г/см³. После этого дают отстояться дополнительно выпавшему осадку сульфидов Cu(II), Fe(II), Pb(II) и гидроокиси железа. Осадок отделяют, раствор упаривают далее. Горячий раствор фильтруют и направляют в кристаллизаторы. Кристаллизовать рациональнее при перемешивании и искусственном охлаждении. При этом выделяются более мелкие кристаллы, но процесс протекает быстрее. После первых двух операции получают продукт наивысшей чистоты [9, 17]. Последующие кристаллы более грязны. Их либо направляют на перекристаллизацию, либо квалифицируют более низшим сортом. Выпаривают и кристаллизуют в аппаратуре, стойкой против действия раствора аммиака.

3.3 Получение молибденовой кислоты Н₂МоО₄ или молибдата кальция СаМоО₄

Остатки (отвалы) от выщелачивания раствором NH₃ огарков, полученных после обжига богатых молибденовых концентратов, могут содержать до 20 – 25% Мо в составе соединений, не разлагаемых растворами аммиака, - СаМоО₄, MoO₂, MoS₂. Молибден из остатков от выщелачивания извлекают одним из трех методов: 1) спеканием остатков (отвалов) с содой и последующим выщелачиванием спеков водой; 2) выщелачиванием растворами соды в автоклавах; 3) обработкой отвалов кислотами. В первых двух способах молибден переходит в раствор в составе Na₂MoО₄:

СаМоО₄ + Na₂CO₃ = Na₂MoO₄ + СаСО₃

2МоО₂ + О₂ + 2NaСО₃ = 2Na₂MoO₄ + 2CO₂

2MoS₂ +6Na₂CO₃ + 9О₂= 2Na₂MoO₄ + 4Na₂SO₄ + 6 CO₂

Из раствора Na₂MoO₄ молибден осаждается в составе молибдатов кальция или железа (после удаления избытка ионов СО

частичной нейтрализацией кислотой):

NaMoO₄ + СаС1₂ = СаМоО₄ + 2NaCl

3Na₂MoO₄ + 2FeCl₃ — Fe₂O₃ ∙ ЗMоО₃ + 6NaCl

Получаемые молибдаты кальция и железа (III) используются в промышленности ферросплавов. Кроме того, молибдат железа может быть разложен раствором аммиака:

Fe₂O₃ ∙ ЗMоО₃ + 6NH₄OH = 3(NH₄)₃MoO₄+ 2Fe (OH)₃

Полученный аммиачный раствор после очистки перерабатывают на парамолибдат аммония. При кислотной обработке отвалов используется азотная или соляная кислота. Молибдаты разлагаются кислотами, выделяя молибденовую кислоту:

СаМоO₄ + 2HNO₃ = Н₂МоО₄ + Ca (NO₃)₂

MOS₂ и МоО₂, оставшиеся в отвалах в результате неполного окисления концентрата при обжиге, окисляются при выщелачивании азотной кислотой, также образуя молибденовую кислоту:

MоS₂+ 14HNO₃ = Н₂SО₄ + 12NO₂ + 2NO + 4H₂O

При обработке отвалов на холоду соляной кислотой образующаяся молибденовая кислота переходит в раствор. Это удобно при переработке отвалов, содержащих значительное количество соединений вольфрама. Вольфрамат кальция соляной кислотой на холоду не разлагается. Таким образом можно в принципе частично разделять соединения вольфрама и молибдена. Поэтому солянокислая обработка рациональна, если в отвалах от аммиачного выщелачивания есть соединения вольфрама.

Режим и схема спекания отвалов с содой следующие. Смесь отвалов с содой спекают 6 – 9 частями при 700 – 750°С на поду пламенной печи. Спек выщелачивают водой. Пульпу фильтруют и промывают. Из фильтрата осаждают молибдаты железа или кальция (молибдат железа осаждается при рН 3,5 – 5). В осадке получается смесь молибдата и гидроокиси железа. Осадок выщелачивают раствором аммиака. Полученный раствор молибдата аммония перерабатывают на парамолибдат аммония обычным путем. Хвосты после выщелачивания осадка молибдата железа содержат 1 – 1,5% МоО₃ и являются отвальными. Выщелачивают отвалы растворами соды в автоклавах при 180 – 200°С, что соответствует давлению 12 – 15 атмосфер. Автоклавный процесс рационален при низком содержании MoS₂ и МоО₂ в отвале [20].

3.4 Возгонка из огарков МоО₃

Возгонка и испарение из расплава МоО₃ применяются для получения чистого окисла [20, 23]. Возгонка начинается заметно с 800°С, расплав кипит при 1150°С. Способы возгонки и испарения МоО₃ из расплава дают возможность получить чистый МоО₃ по очень короткой схеме. Количество МоО₃, испарившегося с поверхности расплава при 930°С за 1,5 ч (1,0 г/см²)10^-4, за 4 ч (1,5 г/см²)10^-4. Значительное влияние на возгонку МоО₃ оказывают примеси. Это связано с образованием молибдатов, особенно Са и Mg, устойчивых при температуре испарения. Эти соединения растворяются в расплаве МоО₃, понижая упругость его пара. Упругость пара молибдатов повышается с температурой, и перенос примеси увеличивается. Так, давление пара РbМоО₄ при 1016°С 0,08, при 1060°С 0,23 мм. рт. ст. В процессе возгонки к порошку МоО₃ добавляют кварц, облегчающий разгрузку невозогнанного остатка. В противном случае остаток МоО₃налипает на под и пропитывает его.

В промышленности при малом масштабе производства МоО₃ при 1100 - 1200°С возгоняют в тигельных наклонных вращающихся электропечах, при большом масштабе – в карусельной электропечи с вращающимся подом и силитовыми нагревателями. На поду находится слой кварцевого песка. Воздух в тигли вдувают через трубку на поверхность испарения, а возгон выносится током воздуха из тигля через приемный зонт и трубопровод в приемные устройства. В карусельных печах воздух продувают над поверхностью пода; газы выносятся через отверстия в своде печи в общий приемный коллектор, далее в кулеры и мешочные фильтры. В печи есть две зоны: зона питания с загрузочными бункерами и зона возгонки с отверстиями для вывода возгона и пара. За один оборот пода возгоняется около 60% МоО₃, имеющегося в огарке. Подовый остаток поступает на химическую переработку растворением или на выплавку ферромолибдена. За сутки печь дает 3,75 т чистой МоО₃. Чистота зависит от температуры, состава исходного огарка и может быть достаточно высокой. Повышение температуры снижает чистоту возгона, которая колеблется от 99,5 до 99,75%.

Исходные для возгонки огарки получаются обжигом богаты и
чистых концентратов и содержат 80 – 90% МоО₃. Для этого в концентратах должны быть не менее 60% молибдена, ~5% SiO₂ и сотые доли процента примесей металлов.

3.5 Получение гетерополикислот

Тетрамолибдат аммония, или, точнее, полимолибдат, так как состав осадка может отклоняться от формулы (NН₄)₂О∙4МоО₃∙2Н₂О, осаждают, нейтрализуя аммиачный раствор кислотой, непрерывно перемешивая, до рН 2,5 – 3,5; температуру поддерживают около 55°С [23]. При начальной концентрации раствора 280 – 300 г МоО₃ на 1 л в осадок в составе полимолибдата выделяется 96 – 97% Мо, находившегося в растворе до нейтрализации. Необходимо быстро отделять осадок полимолибдата от маточного раствора, иначе может образовываться мелкокристаллическая труднофильтрующаяся безводная соль. Осадки достаточно чисты, так как примеси металлов, мышьяка, фосфора, серы остаются в основном в растворе.

В осадок полимолибдат увлекает большое количество ионов хлора и вольфрам. Перекристаллизацией полимолибдата в парасоль 3(NH₄)₂О ∙ 7МоО₃ ∙ 4Н₂О эти примеси удаляют. Для этого полисоль растворяют в 3 – 5 % -ном растворе аммиака при 70 – 80°С столько, чтобы плотность стала 1,41 – 1,42. Затем, охлаждая раствор до 15 – 20°С, кристаллизуют парамолибдат аммония:

7 [(NH₄)₂О ∙ 4МоО₃] + 10NH₄OH → 4 [3 (NH₄)₂О ∙ 7МоО₃] + 5Н₂О

В кристаллы выделяется до 60% всего молибдена, бывшего в растворе. Оставшийся маточный раствор без очистки используют для перекристаллизации ряда порций осадков полимолибдата.

Описанный метод переработки дает конечный продукт более высокой чистоты, чем просто парамолибдатный. Содержание примесей в конечном продукте (%): Fe<0,005; S<0,003; Al<0,003; Zn, Ni, Са, Mg, As, P и других элементов <0,001 каждого. Примесь вольфрама осаждается вместе с молибденом. Для процесса применяются эмалированные чугунные выпарные аппараты и кристаллизаторы. Возможно применение и других аппаратов. В маточных растворах, подлежащих очистке, содержится до 10 г/л Мо. Подкислением до рН 3 – 2 из них можно выделить осадки полимолибдатов, которые направляют на очистку. Из маточных растворов, содержащих < 1г/л Мо, последний выделяют ионообменом.

3.6 Другие методы получения соединений молибдена

По одному из вариантов кислотной обработки отвалы, содержащие помимо соединений молибдена до 5% W, обрабатывают 20 – 30%-ной соляной кислотой при нагревании [8, 20]. Молибден в основном переходит в раствор. Кислотой не разлагаются МоО₂, MoS₂ минералы вольфрама. Кислую пульпу нейтрализуют раствором аммиака до рН 2,5 – 3. Молибден осаждают в составе молибдата железа или полимолибдатов. Осадок отфильтровывают. С раствором отделяются Са, Си, часть Fe. Осадок обжигают, чтобы окислить Мо и МоO₂. После обжига его выщелачивают аммиачным раствором. В полученный раствор извлекается до 85% Мо. Соединения вольфрама остаются в остатке от выщелачивания. Аммиачный раствор молибденовых соединений присоединяют к основному раствору от выщелачивания огарков. Общее извлечение молибдена из концентрата достигает 93 – 95%. Потери при обжиге ~ 1,5 %, при выщелачивании (с использованием хвостов) ~2,5%, на прочих операциях до 3%. Переработка отвалов повышает общее извлечение молибдена из концентратов в готовую продукцию.