降低工業(yè)氧化鉬中鉀含量的工藝研究

王 磊，周新文

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，陜西 西安 710077)

0 前言

目前，世界上大多數(shù)工業(yè)氧化鉬都是采用氧化焙燒鉬精礦的方法得到【1】。而降低工業(yè)氧化鉬中的鉀陽離子工藝，傳統(tǒng)方法采用酸洗工藝【2】。金堆城鉬業(yè)股份公司采用國際上先進的焙燒工藝進行工業(yè)氧化鉬的生產(chǎn)，并且采用先進的氧化鉬水洗工藝進行鉀陽離子的去除。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，在焙燒高溶氧化鉬時，焙燒爐溫不低于580 ℃，將剛出爐的熱產(chǎn)品用冷卻機極速冷卻，這樣就會使鉀在氧化鉬中的存在形態(tài)發(fā)生變化，更易于在水洗過程中將鉀去除。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

工業(yè)氧化鉬，工業(yè)純水。工業(yè)氧化鉬主要化學元素含量如表1 所示。

表1 工業(yè)氧化鉬元素分析 %

1.2 儀 器

1 000 mL 玻璃燒杯，50 mL、500 mL 的量筒，玻璃溫度計，布氏漏斗，MH3000 型電子調(diào)溫加熱套，Ⅱ-1 精密增力電動攪拌器，DHG-9240A 型電熱恒溫鼓風干燥箱，2 ×Z-1 型旋片真空泵。

1.3 降鉀工藝路線

高溫氧化鉬→急速冷卻→水洗→過濾→烘干→檢測

為了驗證焙燒工業(yè)氧化鉬中鉀含量的水洗去除率，首先要對傳統(tǒng)的水洗降鉀工藝以及急冷降鉀工藝進行結(jié)合，工藝路線如圖1 所示。

由圖1 可知:水洗工藝中關(guān)鍵問題有3 個，一是鉀元素是否能夠溶于水;二是鉀的賦存狀態(tài)具備可溶性，是否可以和水充分接觸溶解;第三個問題看似簡單，卻往往被人忽略，即如何降低濾餅中的殘留水分，因為殘留的水分越多，則濾餅中殘留雜質(zhì)越多。

圖1 降低鉀含量的工藝路線

1.4 實驗方案

將500 g 高溫氧化鉬(溫度在400～600 ℃之間)，通過急速冷卻工藝迅速冷卻到室溫30 ℃左右，然后倒入燒杯加入1 500 mL 工業(yè)純水，加熱攪拌1 h，之后過濾，將濾餅烘干后檢測濾餅及濾液。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 水洗工藝、急速冷卻工藝對鉀含量的總體影響

根據(jù)相關(guān)資料以及相關(guān)測試［3］，表明氧化鉬中鉀元素大部分是可溶性的鉀，這一點已經(jīng)得到驗證并且達成共識。但是，水洗過的氧化鉬通過過濾后還有部分水分殘留，這是導致鉀含量較高的一大原因。

如何降低濾餅中的殘留水分，在工藝中是應該得到充分重視:一是濾餅中的水分殘留在10%～15%，二是氧化鉬急速冷卻后水洗濾液中鉀含量0.4 g/L左右。

表2 水洗工藝、急速冷卻工藝對鉀含量的總體影響

急冷工藝只能解決鉀元素充分溶于水的問題，無法解決濾餅殘留水分的問題，還需進行相關(guān)試驗。

2.2 急速冷卻溫度及工藝對水洗工藝鉀含量的影響

2.2.1 不同溫度對急冷、水洗效果的影響

將氧化鉬加熱到400 ℃、500 ℃、600 ℃后急冷，然后水洗，試驗結(jié)果見表3。

表3 氧化鉬不同急冷溫度水洗后的濾餅結(jié)果

試驗結(jié)果表明，氧化鉬不同溫度對急冷效果有一定的影響。在一定范圍內(nèi)溫度越高急冷效果越好。600 ℃急冷料水洗鉀含量可以降至45 mg/kg。

2.2.2 不同急冷工藝對水洗效果的影響

(1)接觸法急冷:直接將500 ℃氧化鉬投入20 ℃冷水中急冷;(2)非接觸法急冷:將500 ℃氧化鉬隔絕急冷，冷源溫度20 ℃。試驗結(jié)果見表4。

表4 不同急冷工藝水洗后的濾餅結(jié)果

兩種方法都可以起到降鉀的效果，相比之下接觸法降低到45 mg/kg，非接觸法降低到50 mg/kg。原因是采用接觸法時，冷卻水可以將氧化鉬中的一部分雜質(zhì)溶解，其中包括部分鉀元素。

2.2.3 急冷時間對水洗工藝的影響

將600 ℃氧化鉬隔絕急冷，冷源溫度20 ℃，不同急速冷卻速率得到不同效果的冷料。試驗結(jié)果見表5。

表5 不同急冷速率水洗后的濾餅結(jié)果

由表5 可知，不同急速冷卻速率對后續(xù)的水洗工藝有一定影響，急冷速率越高，則水洗后的鉀元素含量相應降低，急冷速率大于28.5 ℃/s 時，水洗氧化鉬濾餅的鉀含量穩(wěn)定在65 mg/kg。

2.3 水洗工藝的調(diào)整

(1)水洗工藝的調(diào)整主要是對水洗氧化鉬濾餅采用少量熱水沖洗，這有助于將濾餅上吸附的金屬鉀離子去除，采用的熱水溫度為80 ℃。試驗結(jié)果見表6。

表6 80 ℃水沖濾餅處理結(jié)果

從試驗結(jié)果可以看出，濾餅經(jīng)過80 ℃水沖后，對鉀有一定的洗脫效果，基本可以將濾餅中的吸附鉀洗脫干凈，該鉀能占到濾餅中總鉀的30%左右。但是這種工藝加大了純水的用量。

(2)總水量不變，固液總比為1∶3，首先用2 份的水進行水洗，然后再用1 份的水進行濾餅沖洗，采用的沖洗水溫度為80 ℃。試驗結(jié)果見表7。

表7 水洗濾餅2 次處理結(jié)果

從試驗結(jié)果可以看出，總水量不變，采用分步(水洗、水沖)水洗得到的濾餅，鉀含量也有所減低，與直接洗脫的方法結(jié)果近似。

4 結(jié)論

(1)急速冷卻工藝對氧化鉬水洗工藝鉀含量的降低有很好的作用。對急速冷卻后的工業(yè)氧化鉬進行水洗降鉀，產(chǎn)品K 含量為65～70 mg/kg，相對于沒有急冷的情況的85 mg/kg，鉀含量降低。

(2)先采用急速冷卻工藝，再采用適當純水沖洗的方法，可以使產(chǎn)品的鉀含量降至50～60 mg/kg，最低可達到45 mg/kg 。

(3)氧化鉬不同溫度對急速冷卻工藝的效果有一定的影響，在合理的溫度范圍內(nèi)，溫度越高，急冷速率越高效果越好。

(4)氧化鉬水洗后、再采用80 ℃純水沖洗濾餅的工藝，可以有效降低產(chǎn)品中鉀元素的含量。

(5)在保證水洗工藝效果，且不增加純水用量的情況下，可以采取多次水洗的方法進行分部式水洗操作，效果與水洗后再水沖洗濾餅的效果相當。

［1］張文鉦.鉬酸銨研究進展［J］.中國鉬業(yè)，2005，29(2):29-32.

［2］馬榮駿.濕法冶金原理［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2007.

［3］天津大學無機化學教研室.無機化學［M］.北京:高等教育出版社，1999.