鉬焙砂難浸原因分析

劉芳玲，唐軍利，Vijay·Wagh

(1.西安市和平中學，陜西西安710077)

(2.金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，陜西西安710075)

(3.Climax Molybdenum Co.，F(xiàn)ort Madison IA 52627 US)

鉬焙砂的氨浸是制取高純鉬酸銨的關(guān)鍵步驟，是利用三氧化鉬易溶于氨水中生成鉬酸銨溶液的原理，將鉬焙砂置于氨水中，浸出其中的鉬，使鉬生成鉬酸銨溶液與渣分離，達到提純鉬的目的［1］。提高鉬焙砂氨浸出率是鉬酸銨生產(chǎn)廠家普遍關(guān)注的問題，徐志昌等［2］研究了不同結(jié)構(gòu)助浸劑對浸出率的影響，王美玲等［3］對鉬酸銨生產(chǎn)氨浸工序進行了探索。根據(jù)前人已總結(jié)出影響浸出率的一些因素，如鉬焙砂的粒度、液固比、浸出溫度、攪拌速度、氨水用量、浸出時間等，生產(chǎn)中仔細調(diào)整以上影響因素，浸出率80%～98%，但總有一部分氧化鉬難以浸出，浸出率很難再提高到98%以上。本文用XRD、掃描電鏡、XPS等對鉬焙砂和氨浸渣進行分析，從氧化鉬與雜質(zhì)顆粒相互關(guān)系，對鉬焙砂難浸原因進行探索。

1 實驗和分析方法

1.1 氨浸工藝

鉬焙砂經(jīng)過洗滌、過濾后，加入氨水中，攪拌反應(yīng)。液固比3，溫度60℃，時間1 h。

1.2 XRD及XPS分析

XRD實驗分析用D－MAX/II－A型X粉晶衍射儀，條件為：Anode：Cu，Scan：4～70/0.02/1。XRD實驗分析用樣品粒度＜10 μm，用AK－225(氟利昂)研磨液在瑪瑙研缽中研磨。無標樣半定量分析，根據(jù)衍射強度和質(zhì)量平衡估計物質(zhì)含量。

在日本日立S－570型掃描電子顯微鏡上觀察形貌，并對部分區(qū)域進行XPS分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 氧化鉬與雜質(zhì)顆粒關(guān)系對浸出反應(yīng)的影響

對鉬焙砂進行分析，氨浸前的氧化鉬及氨浸后殘渣XRD分析見圖1。

圖1 氨浸前的氧化鉬及氨浸后殘渣XRD分析

XRD分析中一些晶體衍射峰無法確認，MoO3物相主要是正交晶系氧化鉬，也有一些單斜晶系氧化鉬存在，有相當大一部分重疊，兩種結(jié)構(gòu)沒有分開，檢測數(shù)據(jù)為兩者之和。氨浸渣與標準圖譜難以對比，未知峰是其他脈石礦物。XRD表明，大部分鉬焙砂已溶解于氨水中，少部分未溶解，未溶解部分經(jīng)化學分析方法［4］檢測，包括：鉬酸銨、三氧化鉬、鉬酸鹽、二氧化鉬及硫化鉬等物相。僅從XRD分析不能判斷對浸出反應(yīng)的影響，接下來對鉬焙砂顆粒進行掃描電鏡分析，見圖2、圖3。

圖2 氨浸前雜質(zhì)顆粒與氧化鉬Ⅰ1500×

表1 氧化鉬Ⅰ局部XPS分析 %(質(zhì)量分數(shù))

圖2是一個鉀長石雜質(zhì)顆粒，局部XPS分析結(jié)果見表1，少量Al、Fe出現(xiàn)在外部氧化邊緣，氧化鉬顆粒(白色斑點)不含Al、Fe，斑點形貌明顯由空隙形成，清晰可見。從雜質(zhì)顆粒中心(a，黑色部分)至邊緣，氧化鉬逐漸過渡，二者反應(yīng)形成致密層(b，灰色部分)，MoO3含量較高，在外表面吸附的氧化鉬較疏松(c，白色部分)，氨浸后的殘渣照片顯示致密層依然存在，仍含有一定量的MoO3(見圖4、圖5，表3、表4)。

表2 氧化鉬Ⅱ局部XPS分析 %(質(zhì)量分數(shù))

圖3 氨浸前雜質(zhì)顆粒與氧化鉬Ⅱ1 000×

圖4 氨浸后殘渣表面吸附鉬酸銨(白色部分)

表3 氨浸渣物相分析 %(質(zhì)量分數(shù))

圖3是另外一個鉀長石雜質(zhì)顆粒，局部XPS分析結(jié)果見表2，與圖3有同樣規(guī)律，致密層更加清晰。

從以上檢測可以推斷，在鉬焙砂形成過程中，氧化鉬與雜質(zhì)顆粒發(fā)生反應(yīng)，一部分氧化鉬被雜質(zhì)顆粒吸附在表面，有的地方形成致密層。氨浸反應(yīng)時，大部分氧化鉬能夠溶解于氨水中，而一部分被吸附在雜質(zhì)顆粒上的氧化鉬較難反應(yīng)，致密層反應(yīng)更為困難，保留在氨浸后的殘渣中。這是影響浸出反應(yīng)的因素之一。

2.2 雜質(zhì)顆粒對鉬酸銨的吸附對浸出率的影響

氨浸后，對氨浸渣取樣，進行掃描電鏡以及化學物相分析，見圖4、表3，氨浸渣中的MoO3見圖5，箭頭所指區(qū)域成分見表4。

圖5 氨浸后雜質(zhì)顆粒中的MoO3，3000×白斑部分=10 μm

表4 氨浸后雜質(zhì)顆粒中氧化鉬局部(箭頭所指)XPS分析 %(質(zhì)量分數(shù))

圖4中，氨浸渣表面有大量白色鉬酸銨，表3為物相分析，在未溶解鉬中，鉬酸銨占鉬含量的大部分，達64%，未溶解的氧化鉬占25%，其他占11%。圖5顯示氨浸后雜質(zhì)顆粒鉀長石與氧化鉬分布狀態(tài)，鉀長石吸附大量鉬(黑灰區(qū)域)，氨浸前雜質(zhì)顆粒與氧化鉬形成的致密層在氨浸后有所變化，但仍含有一定量氧化鉬(白色部分)。

從以上檢測可以推斷，氨浸反應(yīng)時，大部分氧化鉬能夠溶解于氨水中，而一部分被吸附在雜質(zhì)顆粒上的氧化鉬較難反應(yīng)，致密層反應(yīng)更困難，保留在氨浸后的殘渣中。另一方面，鉬酸銨被雜質(zhì)顆粒吸附，結(jié)晶或沉淀于表面上，使得一部分鉬沒有進入溶液中，截留到殘渣中，致使浸出率下降。這是影響浸出反應(yīng)的另一個因素。

秦永剛等［5］認為，氨浸渣中對鉬金屬量影響較大的的因素主要是可溶鉬的存在，回收可溶鉬，才能降低氨浸渣中的鉬，從而提高浸出率。解興鋒等［6］通過對鉬酸銨生產(chǎn)過程分析，認為由于氨浸渣導(dǎo)致鉬金屬量流失，本文分析與他們有相似之處。要提高浸出率，需從破壞致密層以(MoO3層)及回收氨浸渣吸附的鉬酸銨入手，可采取他們提及的方法。

3 結(jié)論

從氧化鉬與雜質(zhì)顆粒關(guān)系入手，對鉬焙砂難浸原因進行分析，得到以下結(jié)論：

(1)氨浸前，一部分氧化鉬被雜質(zhì)顆粒吸附在表面，形成致密層，難以進行反應(yīng)；

(2)氨浸后，雜質(zhì)顆粒表面吸附大量鉬酸銨，致使浸出率下降。

由于以上兩個原因，使得鉬焙砂的氨浸出率難以較大提高，要提高浸出率，需破壞致密層以及回收氨浸渣吸附的鉬酸銨。

［1］向鐵根.鉬冶金(修訂版)［M］.長沙：中南大學出版社，2009.

［2］徐志昌，張萍.助浸劑提高鉬浸出率研究［J］.中國鉬業(yè)，，2007，31(4)：22－25.

［3］王美玲，薛夏英.鉬酸銨生產(chǎn)氨浸工序探索［J］.中國鉬業(yè)，2002，26(1)：33－34.

［4］路慶祥.氨浸渣物相分析［J］.中國鉬業(yè)，1993，47(4)：41－43.

［5］秦永剛.降低氨浸渣中可溶鉬的試驗研究［J］.中國鉬業(yè)，2008，32(6)：32－33.

［6］謝興鋒，周軍，趙新瑞.氨浸渣對鉬酸銨回收率影響分析［J］.有色金屬(冶煉部分)，2007，4.