八钼酸铵焙解研究

崔玉青，郭军刚，唐丽霞

（金堆城钼业股份有限公司技术中心，陕西西安710068）

0 前言

钼酸铵不仅是一种重要的钼化工产品，而且还是生产钼粉的主要原料。随着科学技术的不断发展，其品种日趋多样化［1］。钼酸铵品种主要有：二钼酸铵、四钼酸铵、七钼酸铵、八钼酸铵及十二钼酸铵等［2］。与其他钼酸铵相比，八钼酸铵因其粒度细、分布均匀、水中溶解度小等特点，逐渐受到人们的关注，其主要用于制备高效、环境友好型抑烟阻燃材料［3］。八钼酸铵因其物理性质等方面的差异，导致其焙解条件有很大不同，本文对八钼酸铵的焙解温度、时间做系统考察，确定焙解的最低温度及时间，并将八钼酸铵焙解升温过程的失重曲线和热重分析进行对比。

1 实验部分

1.1 实验原料

八钼酸铵

1.2 仪器

坩埚，马弗炉，热重分析仪，电子天平

1.3 实验过程

称取一定重量的八钼酸铵倒入已知重量的坩埚中，平铺厚度约1 cm，放入设定好温度的马弗炉中开始焙解。

1.4 焙解完全理论计算

预焙解八钼酸铵的Mo含量约为60.75％，若假设八钼酸铵总量为a g，焙解完毕三氧化钼质量为b g，则其焙解完全至三氧化钼应为：

由公式可知，经焙解后产品总质量会减少8.86％，我们便以此作为八钼酸铵焙解完全与否的标志。

2 结果与讨论

2.1 焙解温度的影响

图1 焙解率与温度关系图

图1为八钼酸铵焙解温度与焙解百分比的关系图。由图我们可以看出，随着焙解温度的升高，焙解完全程度逐渐增加，直至温度达到300℃时焙解完全；180℃之前，八钼酸铵质量减少原因主要来自于八钼酸铵产品中水份的蒸发，虽然八钼酸铵结晶本身不带结晶水，但由于八钼酸铵粒度较小，烘干不够彻底，导致八钼酸铵粉末中含有少量水份。但是需要说明的是，以上试验均为不考察焙解时间，在不同温度下焙解足够长时间所得到的结果，且试验过程进行搅拌。因此可以得出结论：在搅拌情况下，八钼酸铵完全焙解的最低温度为300℃；180℃之前的失重是因为水份的蒸发。在实际的工业生产中，焙解的温度一般要比理论值高，因为实际焙解设备及原料的粒度、含水量、料层厚度等等各方面因素的影响不容忽视。

2.2 焙解时间和搅拌的影响

表1 搅拌的影响

图2为在300℃时八钼酸铵的焙解时间与焙解百分比的关系图。由图可知，八钼酸铵焙解30 min其焙解程度即可达到56％以上，此后随着时间的延长，焙解程度逐渐增加，但当达到78％左右时，其焙解达到恒定状态，延长焙解时间对焙解程度的提高没有效果。通过表1的对比试验发现，搅拌可使八钼酸铵的焙解达到完全。推测原因，可能是因为焙解的八钼酸铵料层有一定的厚度，300℃已经达到八钼酸铵焙解的最低温度，表层八钼酸铵即可分解，而焙解过程是一个由表及里逐渐渗透的过程，料层太厚，会造成温度不均匀，如果不对料层进行搅拌，下层的八钼酸铵焙解不够完全，导致整体焙解百分比趋于稳定，即使延长2 h焙解时间仍不能使其完全焙解，所以在300℃要想使八钼酸铵焙解完全必须进行搅拌，且焙解时间为3 h。实际工业生产中如果设备条件允许，可以在300℃采用动态焙解3 h达到焙解目的。

图2 焙解率与时间关系图

2.3 焙解温度与时间对焙解程度的交互影响

表2 温度与时间对焙解程度的交互影响

由表2可知，焙解温度与时间对焙解程度有交互影响作用。试验过程中对样品均不进行搅拌翻料，可以看出，温度升高不仅有利于八钼酸铵焙解完全程度的提高，有利于八钼酸铵内部料层焙解，而且温度升高至400℃还可大大缩短焙解时间。但温度高于450℃氧化钼开始出现升华现象，不利于八钼酸铵的焙解。因此在实际的工业生产中，考虑到焙解设备的差异，如果动态焙解不太现实，可以通过升高焙解温度至400℃左右，即可达到完全焙解的目的，但若温度高于450℃可能会导致三氧化钼升华，颗粒长大，物料结块，影响焙解收率。

2.4 升温曲线与热重分析

图3 八钼酸铵焙解升温曲线

图4 八钼酸铵热重分析

由图3可见，八钼酸铵焙解过程大致包括3个阶段：第1阶段，170℃之前的失水阶段，解除部分水分子，但仍保持八钼酸铵的基本结构。虽然八钼酸铵本身不带结晶水，但由于八钼酸铵粒度较小，烘干不够彻底，导致八钼酸铵粉末中含有少量水份。在经过170～180℃的恒重阶段后随着温度升高，达到第2阶段，此为八钼酸铵由表及里的逐渐焙解失重阶段，此时八钼酸铵中的全部水分子和部分氨分子开始解离，温度范围在180～320℃，但该温度仅限于实验室条件，在实际工业生产中可能会因为炉内热辐射温度存在差异而出现一定范围内的波动。此后在320～360℃完成焙解，达到第3个阶段恒重阶段。

分析八钼酸铵的DSC－TGA曲线，发现在0～400℃温度范围内与试验所得到的失重曲线趋势一致。DTA曲线显示在307.12℃有一个吸热峰，DTG曲线同样出现一个强峰，说明此温度样品失重明显，八钼酸铵在此温度发生分解。随着温度的升高，在743.64～778.49℃温区范围内，DTG曲线出现最强峰，样品失重73.42％，DTA曲线出现的吸收峰为八钼酸铵分解产品三氧化钼的升华峰。

3 结论

在有搅拌的情况下，八钼酸铵完全焙解的最低温度为300℃，180℃之前的失重是因为水份的蒸发；焙解过程搅拌很重要，在300℃下，焙解3 h，必须进行搅拌才能将八钼酸铵焙解完全；温度的升高有助于缩短焙解时间和提高焙解的完全程度；在400℃只需30 min即可焙解完全且不需搅拌，温度高于450℃将出现升华现象；八钼酸铵焙解焙解失重曲线包括3个阶段，与热重分析检测结果保持一致。

［1］张文钲.钼酸铵的研发进展［J］.中国钼业，2005，29（2）：29－32.

［2］向铁根.钼冶金［M］.长沙：中南大学出版社，2009.

［3］李辉，唐丽霞.钼酸铵生产工艺与技术进展状况分析［J］.中国钼业，2009，33（6）：41－43.