镍钼矿制备钼酸铵的研究

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镍钼矿在我国湖南省和贵州省有着丰富的储量,有着巨大的经济价值。由于它是一种难选矿,采用传统的物理选矿技术,较难将有用组分进一步富集。传统的火法冶金技术也达不到将钼、镍等众多金属组分分离的目的,中外也无适用的现成生产技术。针对这一现状,通过对各种方案的比较,本论文研究了一种利用镍钼矿制备钼酸铵的新工艺。该工艺主要包括焙烧、浸出、溶剂萃取三个过程。即用氧化焙烧法先氧化镍钼矿,将镍钼矿中的镍钼等金属硫化物转化为氧化物,同时将反应生成的SO2气体通入到饱和碳酸钠溶液中,用来制备焦亚硫酸钠,可消除SO2对环境的污染;接着在通入活氧的条件下,用强碱(NaOH)选择性浸出提取钼,则可以达到将钼镍分离的目的;然后通过加入MgCl2来净化除杂,用溶剂萃取法来提纯浸出液中的钼,最终制备出钼酸铵的崭新工艺流程。在焙烧过程中,镍钼矿中镍的硫化物变成了镍的氧化物,从而有利于进一步酸浸提镍。另外该反应在常压下进行,对设备要求低,成本也比较低,并且适应性强,污染少。通过单因素实验,研究了焙烧温度和焙烧时间等因素对镍钼矿焙烧脱硫的影响。实验结果表明,焙烧的最佳工艺参数为:镍钼矿(-120目),焙烧温度600℃,焙烧时间2h。考察了焙烧情况、浸出温度、反应时间、加碱量等因素对镍钼矿浸出率的影响。实验结果表明,浸出的最佳工艺参数为:NaOH(占理论用量的1.2倍)作浸出剂,浸出温度为90℃,通活氧2h,液固比为3∶1。通过活氧碱浸出过程动力学研究,发现钼的浸出过程受化学反应模型控制,浸出过程的速度随反应速度常数的增大而增大,因此提高浸出温度是提高钼浸出率的一个主要强化手段。对相比、萃取时间、pH值、反应温度等因素对除杂后母液的萃取工艺的影响进行了研究。实验结果表明,萃取的最佳工艺参数为:相比(O/A)为1∶1,萃取时间3min,母液pH值2.0~3.5,反应温度为常温。研究了相比、氨水浓度、反萃时间等对富钼有机相的反萃工艺的影响。实验结果表明,反萃最佳工艺参数为:相比1∶1,氨水浓度12.5%,反萃时间10min,静置时间30min。在最佳工艺条件下,焙烧脱硫率为90.1%左右,钼的损失仅为1.86%左右,浸出率可达到99.50%左右,主要杂质磷、砷、硅等的去除率均在99%以上,除钒率为98.7%,萃取率为98.4%,反萃率可达到97.2%。应用等离子光谱(ICP-AES)测定了浸出母液和除杂液的化学成分。应用X-射线衍射(XRD)和等离子光谱(ICP-AES)对制备出来的钼酸铵进行了物相分析和化学成分分析,分析结果表明,按此工艺路线生产的钼酸铵,为含少量硫酸铵、氯化铵和偏钒酸铵的粗钼酸铵,钼酸铵样品的纯度为:95.32%,偏钒酸铵的含量为0.65%,本次实验制得的产品还含少量硫酸铵、氯化铵等杂质。钒的问题可以通过购买中南大学肖连生教授的专利来处理(专利号:200510136644.4,公开号:CN1792819),硫酸铵、氯化铵等杂质可以在钼酸铵的精制过程中去除。
摘要第4-6页
ABSTRACT第6-8页
第一章 文献综述第12-31页
    1.1 钼冶金的发展历程第12-13页
    1.2 钼的性质第13-14页
        1.2.1 钼的物理化学性质第13页
        1.2.2 钼的使用性能第13-14页
    1.3 钼酸铵第14-16页
        1.3.1 二钼酸铵(ADM)第15页
        1.3.2 仲钼酸铵(AHM)第15-16页
        1.3.3 四钼酸铵(AQM)第16页
    1.4 钼资源第16-17页
        1.4.1 国外钼资源状况第16-17页
        1.4.2 国内钼资源状况第17页
    1.5 镍钼矿第17-19页
        1.5.1 贵州遵义黄家湾镍钼矿第18页
        1.5.2 张家界镍钼矿第18-19页
    1.6 钼冶金方法第19-24页
        1.6.1 氧化焙烧法第20页
        1.6.2 湿法氧化法第20-24页
    1.7 钼的回收和净化第24-29页
        1.7.1 传统的化学法第24-25页
        1.7.2 离子交换法第25-27页
        1.7.3 溶剂萃取法第27-29页
    1.8 本课题研究的目的意义及主要内容第29-31页
        1.8.1 本课题的研究目的意义第29页
        1.8.2 本课题的主要研究内容第29-31页
第二章 工艺流程的选择与论证第31-38页
    2.1 实验用镍钼矿第31-32页
        2.1.1 矿物组成第31页
        2.1.2 原矿化学分析第31-32页
        2.1.3 化学物相分析第32页
    2.2 镍钼矿浸出钼工艺的选择第32-35页
        2.2.1 氧化剂的选择第33-35页
    2.3 浸出液提纯钼工艺的选择第35-36页
    2.4 工艺流程的确定第36-38页
第三章 镍钼矿的焙烧与浸出实验研究第38-54页
    3.1 实验原理第38-40页
        3.1.1 焙烧反应原理第38-39页
        3.1.2 浸出反应原理第39-40页
    3.2 实验原料、试剂及设备第40-41页
        3.2.1 焙烧浸出实验的原料及试剂第40页
        3.2.2 焙烧浸出实验仪器及设备第40-41页
    3.3 实验方法第41-42页
        3.3.1 焙烧操作第41页
        3.3.2 浸出操作第41-42页
    3.4 焙烧脱硫结果与讨论第42-43页
        3.4.1 温度对焙烧脱硫的影响第42页
        3.4.2 时间对焙烧脱硫的影响第42-43页
    3.5 浸出实验结果与讨论第43-46页
        3.5.1 温度对钼浸出率的影响第43-44页
        3.5.2 反应时间对钼浸出率的影响第44-45页
        3.5.3 加碱量对钼浸出率的影响第45-46页
    3.6 正交实验第46-47页
        3.6.1 实验因素的确定第46页
        3.6.2 因素水平编码表的确定第46页
        3.6.3 正交实验安排与实验结果第46-47页
    3.7 优化实验结果第47-48页
    3.8 氧碱浸出过程动力学研究第48-52页
    3.9 浸出液工CP-AES分析结果第52-53页
    3.10 本章小结第53-54页
第四章 溶剂萃取法制备钼酸铵的实验研究第54-67页
    4.1 实验原理第54-57页
        4.1.1 除杂第54-55页
        4.1.2 溶剂萃取第55-56页
        4.1.3 钼酸铵的制备第56-57页
    4.2 实验试剂第57页
    4.3 实验方法第57-58页
        4.3.1 氯化镁法除磷、砷、硅第57页
        4.3.2 氯化铵法除钒第57页
        4.3.3 萃取第57-58页
        4.3.4 反萃取第58页
        4.3.5 酸沉淀第58页
        4.3.6 溶解蒸发结晶第58页
    4.4 萃取结果与讨论第58-61页
        4.4.1 相比对萃取率的影响第59页
        4.4.2 萃取时间对萃取率的影响第59-60页
        4.4.3 母液pH值对萃取率的影响第60-61页
        4.4.4 反应温度对萃取率的影响第61页
    4.5 反萃取结果与讨论第61-64页
        4.5.1 相比对反萃率的影响第62页
        4.5.2 氨水浓度对反萃率的影响第62-63页
        4.5.3 反萃时间对反萃率的影响第63页
        4.5.4 反萃液ICP-AES结果分析与讨论第63-64页
    4.6 钼酸铵样品结果分析与讨论第64-66页
    4.7 本章小结第66-67页
第五章 结论及建议第67-68页
参考文献第68-73页
附录第73-76页
致谢第76-77页
攻读学位期间主要的研究成果第77页
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