氧压碱浸镍钼矿提钼试验研究

李政锋

（株洲冶炼集团股份有限公司铅锌联合冶金湖南省重点实验室，湖南株洲 412004）

氧压碱浸镍钼矿提钼试验研究

李政锋

（株洲冶炼集团股份有限公司铅锌联合冶金湖南省重点实验室，湖南株洲 412004）

采用氧压－碱浸镍钼矿，在简要介绍和分析试验原理的基础上，以钼浸出率为考察指标，重点探讨加碱量、温度、时间、液固比、矿物粒度等参数对钼浸出率的影响。试验结果表明：在NaOH为100 g／L、Na2CO3／镍钼矿质量比为30%、反应温度100℃、反应时间5 h、液固比3∶1、粒度0.074～0.058 mm条件下，钼浸出率可达97%以上，Ni在浸出渣中含量提高1.43%以上，钼在浸出渣中含量可降低至0.78%以下，有效实现了镍钼矿中的镍、钼分离。

镍钼矿；氧压；碱浸；钼；浸出率

钼是我国重要的战略资源，在钢铁、有色合金、化工、航空航天等领域都具有广泛的用途，随着我国经济的迅速发展，钼资源的需求量不断增大［1］。钼资源虽然丰富，但大部分都是共、伴生钼矿［2］，选矿压力大。同时随着传统钼资源的不断开采利用，导致矿石品位越来越低，矿石贫化严重［3］。

镍钼矿作为近来发现的一种多金属复杂难处理矿产资源，主要分布在湘西北、贵州下寒武统系黑色页岩层中的沉积型矿物中，储量丰富，品位高［4，5］。钼和镍主要赋存于一种非晶质胶状硫化物中，因此采用传统的选矿工艺很难将Ni和Mo分离富集。面对钼日益紧缺的形势，研究从镍钼矿提取钼具有重要的现实意义。

在国内，传统提钼工艺为氧化焙烧－水浸法，这些工艺都存在设备简陋、金属回收率低、环境污染等问题［6］，已逐步淘汰。如酸性或碱性介质中氧压工艺、次氯酸钠法等，存在试剂消耗量大、反应时间长等问题［7～9］。而碱性溶液中以氧气为氧化剂，有对环境友好、反应时间短等优点。

本试验在压力场下以工业氧气为氧化剂将镍钼矿中的低价钼氧化为可溶性高价钼，从而使钼有效浸出。试验考察了浸出过程主要工艺条件对钼浸出率的影响，并在优化技术条件下对钼浸出率进行了验证。通过控制条件，选择性地将钼氧化为可溶性的钼酸盐进入液相，而镍等滞留于渣相中，很好地实现钼和镍的分离。

1 试验原理

钼化合物浸出基本原理：MoS2与O2在水溶液中被氧化成H2MoO4或，H2MoO4在酸性溶液中的溶解度很小，会以沉淀形式存在，而在NaOH提供的碱性条件下，可以使沉淀形式的H2MoO4生成水溶性，从而提高钼在水溶液中的溶解度，得到浸出钼的目的。而镍则一部分仍以硫化镍形式存在，一部分以氧化镍的形式留在渣中，主要化学反应如下：

2 试验部分

2.1 试验原料

镍钼矿的主要成分分析结果见表1。

表1 镍钼矿的主要成分表%

从表1可以看出，该镍钼矿含钼为6.89%，含镍4.73%，另外还含有Fe、S、SiO2、Al2O3等其它成分。

2.2 试验过程

按要求在1 L反应釜内，按一定液固比质量比加入适量氢氧化钠、碳酸钠，当溶液升温至一定温度时，在通入氧气、500 r／min搅拌条件下加入一定粒度的镍钼矿，恒温反应一定时间后，抽滤得到浸出液、浸出渣，浸出渣洗涤烘干，取样化验分析，计算钼浸出率。试验过程对NaOH和Na2CO3用量、反应温度、反应时间、液固比、矿物粒度等条件进行单因素条件试验，得出最佳控制条件。

3 试验结果及讨论

3.1 氢氧化钠与碳酸钠用量对钼浸出率的影响

NaOH和Na2CO3的用量对钼浸出率的影响如图1所示。

图1 NaOH和Na2CO3的用量对钼浸出率的影响

由图1可知，钼的浸出率随NaOH和Na2CO3用量的增加而提高，当Na2CO3用量为原矿质量10%时，NaOH用量对钼浸出率的影响较大；当Na2CO3用量为原矿质量的30%和50%时、NaOH浓度大于100 g／L时，NaOH浓度对钼浸出率的影响较小。从图1中可以得出，当Na2CO3用量为原矿30%、NaOH浓度为100 g／L时，钼浸出率达到95.7%。主要原因分析：溶液中氢氧根离子浓度随氢氧化钠浓度和碳酸钠用量的增加而增加，有利于促进反应（1）的正向进行，破坏含镍钼矿的晶体结构，从而提高钼的浸出率。从图1可以得出，当Na2CO3用量为原矿30%、NaOH浓度为100 g／L时，继续增加Na2CO3和NaOH的用量，对钼的浸出率影响较小，即得出较佳条件为：Na2CO3∶镍钼矿（质量比）＝30%、NaOH浓度100 g／L。

3.2 温度对钼浸出率的影响

温度对钼浸出率的影响如图2所示。

图2 温度对钼浸出率的影响

由图2可知，随温度的上升，钼的浸出率呈先上升后趋于平稳趋势，当温度高于100℃时，继续升高温度，钼的浸出率基本不变。这是因为随着温度的升高，化学反应速率加快。高温有利于钼的浸出，在一定的浸出时间下，由于钼的溶解度随温度的升高而增加，温度升高可以加快分子、离子的运动速度，使氧气、氢氧根离子更加容易破坏矿石结构，提高钼的浸出率。但温度也不能过高，一方面，温度过高容易加快浸出液对设备的腐蚀，从而缩短了设备的使用寿命；另一方面，温度过高所需生产能源消耗成本较高，对经济效益影响明显。试验得出较佳浸出温度为100℃。

3.3 时间对钼浸出率的影响

试验浸出时间对钼浸出率的影响如图3所示。

图3 时间对钼浸出率的影响

由图3可知，随浸出反应时间的延长，钼浸出率呈先逐渐上升后趋于稳定，当浸出时间超过5 h时，钼的浸出率基本维持不变。即当反应时间达到5 h时，钼的浸出率为88.3%，镍钼矿中的钼大部分被浸出至溶液中，主体反应基本完成。试验得出较佳浸出时间为5 h。

3.4 液固比对钼浸出率的影响

试验液固比对钼浸出率的影响如图4所示。

图4 液固比对钼浸出率的影响

由图4可知，随着液固比的增加，钼的浸出率是先增加后降低。液固比较低时，矿浆变得浓稠，流动性变差，一方面搅拌难度大，另一方面碱与矿粒接触不充分，浸出率不高，当液固比逐步增大时，矿浆得到稀释，流动性变好，溶液与矿粒能很好地接触，致浸出率提高。但液固比不是越高越好，由于NaOH和Na2CO3的用量一定，液固比的升高会导致溶液中NaOH和Na2CO3的浓度降低，在一定时间下，反应（1）不能充分反应，致使浸出率下降。试验得出较佳液固比为3∶1。

3.5 粒度对钼浸出率的影响

矿物粒度对钼浸出率的影响如图5所示。

图5 粒度对钼浸出率的影响

由图5可知，随着矿物粒度的变细，钼浸出率先逐渐升高后趋于平稳趋势，当粒度为0.058～0.047 mm时，钼浸出率达97.1%。矿物粒度越细，溶液与矿物的接触面积越大，更容易促使反应（1）的正向进行，使浸出率提高，但粒度细达0.058 mm以下时，矿物粒度大小已经不成为钼浸出率的主要影响因素。试验得出较佳矿物粒度为0.074～0.058 mm。

3.6 验证试验

在1 L反应釜中，称取0.074～0.058 mm镍钼矿200 g，在NaOH为100 g／L、Na2CO3／镍钼矿（质量比）＝30%、反应温度100℃、反应时间5 h、液固比3∶1、500 r／min搅拌条件下进行三组平行试验，试验结果见表2。

表2 综合验证试验钼浸出率%

由表2可知，在优化技术参数下，三组平行试验钼的浸出率具有较好的重现性，浸出率在97%左右，浸出效果好。

3.7 碱浸渣XRD分析

将试验得到的碱浸渣破碎，研磨，过150目筛，取样进行XRD分析，碱浸渣XRD如图6所示。

图6 氧压碱浸渣XRD图谱

从图6可以看出，碱浸渣中主要物相是：FeS2、SiO2、CaCO3、NiS2和MgAl2（PO4）2（OH）2。与原料相比，碱浸渣中镍以结晶态硫化镍存在，而原料中的镍以非晶态硫化镍存在，表明非晶态的硫化镍经过氧压碱浸后转化成晶态的硫化镍；碱浸渣中没有MoS2的特征峰。

在碱浸渣Ni和Mo的含量分析中，Ni含量为6.16%，Mo含量为0.73%，而原料中Ni含量为4.73%，Mo含量为6.89%，与原料相比，可以看出，Ni基本进入渣相得到富集，Mo大部分进入溶液中，Ni和Mo得到了很好的分离。

4 结论

针对国内某地区镍钼矿进行了氧压碱浸提取钼的试验研究，以NaOH、Na2CO3提供碱性环境，以氧气为氧化剂氧化浸出镍钼矿，钼以的形式存在于溶液中，镍等富集在浸出渣中，有效实现了镍钼矿中镍和钼的分离。试验主要以钼的浸出率为主要考察指标，考察控制条件对钼浸出率的影响，得出最佳控制条件为：NaOH 100 g／L、Na2CO3／镍钼矿（质量比）＝30%、反应温度100℃、反应时间5 h、液固比3∶1、粒度0.074～0.058 mm。按最佳控制条件进行试验，镍钼矿中钼浸出率可达97%以上，镍在浸出渣中含量提高1.43%以上，钼在浸出渣中含量可降低至0.78%以下，有效实现了镍钼矿中的镍、钼分离。

［1］ 向铁根.钼冶金［M］.长沙：中南大学出版，2009.9－21.

［2］ 黄凡，陈毓川，王登红，等.中国钼矿主要矿集区及其资源潜力探讨［J］.中国地质，2011，38（5）：1 111－1 114.

［3］ 李贺，候晓川，杨润德，等.从镍钼矿中提取镍、钼工艺研究现状［J］.矿冶工程，2015，（S1）：14－15.

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Oxygen Pressure Alkali Leaching Nickel Molybdenum Experimental Study of the Molybdenum

LIZheng-feng
（Hunan Province Key Laboratory of Lead and Zinc Metallurgy，Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China）

The oxygen pressure-alkali leaching of nickel molybdenum，on the basis of the brief introduction and analysis of the experimental principle，molybdenum leaching rate as index，the paper mainly discusses the alkaline content，temperature，time，liquid-solid ratio andmineral particle size，the influence of parameters on the leaching rate ofmolybdenum.Experimental results show that：in the NaOH is100g／L，Na2CO3／nickelmolybdenum quality ratio is 30%，reaction temperature 100℃，reaction time of 5 h，liquid-solid ratio 3∶1，particle size under the condition of 0.074～0.058 mm，molybdenum leaching rate can reach more than 97%，content of Ni in the leaching residue increased bymore than 1.43%，themolybdenum content in leaching slag can be reduced to less than 0.78%，which realize effectively the separation of nickel and molybdenum.

Ni-Mominerals；oxygen pressure；basic leaching；molybdenum；leaching rate

TF803.2＋1

A

1003－5540（2017）01－0030－04

2016－11－06

李政锋（1989－），男，助理工程师，主要从事冶金工艺的研发工作。