从除钼渣中浸出钼和铜的试验研究

2018-10-25柯兆华路永锁宁建平杨明华

中国有色冶金 2018年5期

关键词：液固比硫化温度

柯兆华，路永锁，宁建平，杨明华

(1.江西自立环保科技有限公司，江西抚州 344000；2.江西省有色金属再生利用工程技术研究中心，江西抚州 344000)

钨冶炼过程中产生的除钼渣是一种提取钼和铜的潜在资源，目前从除钼渣中回收钼和铜的研究很少，而且主要集中在硫化除钼渣[4]和陈化除钼渣[5]的处理。

试验所用的原料为本公司外购除钼渣，采用“NaOH浸出钼- 加压氧化浸出铜”的工艺从除钼渣中提取钼和铜，研究了温度、时间、NaOH耗量、液固比等因素对NaOH浸出钼过程的影响，对于加压氧化浸出铜工艺，则进行验证性试验。

1 试验原料

1.1 原料试剂及试验设备

试验所用原料为某钨冶炼厂生产仲钨酸铵(APT)过程中所产生的除钼渣，成分如表1所示。由表1可以看出，除钼渣的主要元素为Cu、Mo、S，物相分析结果表明，钼主要以硫化钼或硫代钼酸盐形态存在，铜主要以硫化铜或硫化钼铜(CuMoS4)形态存在。

表1 除钼渣化学成分 %

试验试剂：氢氧化钠、氯化钙、氢氧化钙、硫酸(分析纯)、去离子水。

试验设备：DJ1C- 120W增力搅拌器、DZKW恒温水浴锅、DHG- 9053A恒温干燥箱、2XZ- 0.5型旋片真空泵、JE501电子天平、MZ100粉碎制样机、ZCF3L加压反应釜。

1.2 试验方法

称取除钼渣(粒径<0.154 mm)200 g于1 000 mL烧杯内，烧杯放置于恒温水浴锅中，按试验要求加入去离子水和一定重量比例的氢氧化钠搅拌浸出，达到预定时间后，过滤，浸出渣烘干完全，分析检测浸出渣的Mo、Cu质量分数，按下式(1)计算Mo、Cu浸出率η。

随着现代科技的发展，现场分析已经逐渐成为分析科学一个重要的发展方向，造价低廉、测定快速、便携的现场分析仪器则一直是仪器分析领域的研究热点。与传统的实验室分析仪器不同，一个理想的现场分析仪应具有以下特点：响应速度快，能够实时、在线分析；不需要或仅需要简单的样品前处理；体积小巧，便携；能量供应简单。

η=[1-m1×C1/(m0×C0)]×100%

(1)

式中：m0——物料质量，g；

m1——浸出渣质量，g；

C0——物料Mo、Cu的质量分数，%；

C1——浸出渣Mo、Cu的质量分数，%。

主要元素分析方法：TAS- 986原子吸收分光光度计测定铜，硫氰酸盐比色法测定钼。

1.3 试验原理

除钼渣是钨冶炼过程中选择性除钼法产生的渣，钼主要以硫化或硫代化形态存在，铜主要以硫代铜或硫化钼铜形态存在。在NaOH浸出钼的过程中发生的主要反应见式(2)～(3)。

(2)

(3)

(4)

2 试验结果

2.1 NaOH浸出钼

2.1.1 正交试验研究

在NaOH浸出钼的试验中，确定温度、时间、NaOH耗量(与除钼渣的重量比，以下同)、液固比为影响钼浸出率的主要因素。本次试验进行了正交试验研究，以温度、时间、NaOH耗量、液固比作为影响因素，每个因素选择3水平，以钼浸出率为指标，采用正交表L9(34)进行正交实验，试验结果及试验极差分析如表2所示。

由表2可知，通过正交试验结果的分析，各因素及其水平对钼浸出率的影响主次可由极差的大小来描述，极差越大，说明影响因素越主要。因此，影响钼浸出率因素的主次顺序为：NaOH耗量>时间>液固比>温度。最佳条件是温度40 ℃，NaOH耗量50%，浸出时间2 h，液固比为4/1。

为验证正交试验结果，在最佳条件附近进行调整，且更详细地考察各因素对钼浸出率的影响，进行了单因素试验。

2.1.2 温度对钼浸出过程的影响

试验条件：液固比为L/S=4/1，时间2 h，NaOH耗量50%，考察温度对浸出过程的影响，试验结果如图1所示。

图1 温度对钼浸出过程的影响

由图1可知，钼浸出率随着浸出温度的升高而略有增加，这主要是因为温度升高，除钼渣颗粒吸收的能量增加，分子运动加剧，浸出率升高。但是当浸出温度大于40 ℃时，钼浸出率增加的不大，铜浸出率在0.31%～0.58%之间，浸出率很小。因此，从经济节能方面考虑，温度选择为40 ℃。

2.1.3 时间对钼浸出过程的影响

试验条件为：液固比为L/S=4/1，温度40 ℃，NaOH耗量50%，考察时间对浸出过程的影响，试验结果如图2所示。

由图2可以看出，钼浸出率在时间1 h时最小，为91.5%，当时间大于1.5 h，钼浸出率增加不大，铜浸出率随着时间的延长基本保持不变，铜浸出率小于1%。综上，浸出时间选择为1.5 h为宜，此时铜浸出率为0.81%，钼浸出率为99.8%。

2.1.4 NaOH耗量对钼浸出过程的影响

试验条件为：液固比为L/S=4/1，温度40 ℃，时间1.5 h，考察NaOH耗量对钼浸出过程的影响，试验结果如图3所示。

由图3可知，随着NaOH耗量的增加，铜浸出率均小于1%，但是NaOH耗量对钼浸出率有显著影响，随着NaOH耗量的增加，钼浸出率显著增加，NaOH的耗量增加，则钼转化为钼酸钠的趋势增强，钼浸出率亦更大，当NaOH耗量为50%时，钼浸出率才保持不变，故NaOH耗量以50%为宜。

图2 时间对浸出钼过程的影响

图3 NaOH耗量对钼浸出过程的影响

2.1.5 液固比对钼浸出过程的影响

试验条件为：NaOH耗量50%，温度40 ℃，时间1.5 h，考察液固比对钼浸出过程的影响，试验结果如图4所示。

图4 液固比对钼浸出过程的影响

由图4可知，铜浸出率随着液固比的变化基本不变，而钼浸出率随着液固比的增加而略有变化，这可能是因为液固比为2/1时，液固比小，矿浆粘度大则对扩散浸出不利，而当液固比增加到5/1时则此时的NaOH浓度降低，导致钼浸出率略有下降，此外液固比大小导致浸出液中的钼浓度不同，综合考虑，液固比选择为3/1。

2.2 加压氧化浸出铜

由NaOH浸出钼的试验可以看出，在NaOH浸出钼的过程中，铜浸出率都很低，99%以上的铜都富集在浸钼渣中，这部分渣主要以硫化铜的形式存在，对于硫化铜类资源的浸出，常用的技术就是加压浸出工艺[6-7]，由于此类工艺非常成熟，本次试验仅进行验证性试验。加压氧化浸出铜试验条件为：200 g浸钼渣(粒径<0.154 mm)，温度160 ℃，时间3 h，液固比L/S=10/1，氧分压为0.8 MPa，120 g/L硫酸。浸钼渣、浸铜渣成分与试验结果如表3所示。