輝鉬礦氧化焙燒試驗研究

李相良，王 政，王玉芳，張邦勝

（北京礦冶研究總院，北京，100160）

輝鉬礦氧化焙燒試驗研究

李相良，王 政，王玉芳，張邦勝

（北京礦冶研究總院，北京，100160）

輝鉬礦分布范圍廣泛，工業(yè)價值高，約99%的鉬以輝鉬礦形態(tài)存在。輝鉬礦處理主要采用氧化焙燒-氨浸工藝制備鉬酸銨，經(jīng)氧化焙燒后輝鉬礦中的二硫化鉬轉(zhuǎn)化為易溶于氨水的三氧化鉬。氧化焙燒是該工藝的關(guān)鍵，輝鉬礦的氧化率決定了后續(xù)氨浸鉬的浸出率和回收率。本文對輝鉬礦的氧化焙燒過程進行研究，通過試驗確定了焙燒溫度、時間以及粒度對輝鉬礦焙燒效果的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)輝鉬礦在600℃條件下焙燒60 min，氧化率可達99%。

輝鉬礦；氧化焙燒；鉬冶金

目前已知的鉬礦物有20余種，其中具有工業(yè)價值的只有四種，即輝鉬礦、鉬酸鈣礦、鉬酸鐵礦和鉬酸鉛礦。其中輝鉬礦的工業(yè)價值最高，分布最廣，約有99%的鉬呈輝鉬礦形態(tài)存在，占世界開采量的90% 以上[1]。

輝鉬礦處理主要采用氧化焙燒-氨浸工藝制備鉬酸銨，經(jīng)氧化焙燒后輝鉬礦中的二硫化鉬轉(zhuǎn)化為易溶于氨水的三氧化鉬[2]。氧化焙燒是該工藝的關(guān)鍵，輝鉬礦的氧化率決定了后續(xù)氨浸鉬的浸出率和回收率。本研究旨在探明氧化焙燒溫度、時間以及輝鉬礦粒度等因素對輝鉬礦焙燒效果的影響。

1 試驗

1.1 原料性質(zhì)

試驗所用輝鉬精礦為國內(nèi)某廠提供，呈黑色粉末，粒度較細，95%小于0.074 mm。其主要元素含量如表1所示，鉬品位為40.41%，銅、鐵含量稍高，為5%和4%。圖1為輝鉬精礦X射線衍射譜圖，分析結(jié)果顯示，礦物中的鉬主要以二硫化鉬的形態(tài)存在，其余為銅鐵化合物以及脈石成分。

表1 輝鉬精礦主要成分分析結(jié)果

圖1 輝鉬精礦X射線衍射譜圖

1.2 試驗方法

鉬精礦氧化焙燒試驗在馬弗爐中進行，采用140 mm×140 mm×45 mm的剛玉坩堝，每次裝料50 g，將其平鋪在坩堝中，以便和空氣充分接觸。馬弗爐到達設(shè)定溫度后，將物料放于爐中，并開始計時。試驗完成后，將坩堝取出，稱重，取部分焙砂分析Mo和S，另取30 g焙砂進行堿浸試驗，考察鉬的氧化程度。

2 結(jié)果與討論

2.1 焙燒溫度影響

固定條件：裝料量：50 g；焙燒時間：60 min；焙燒溫度：500℃、550℃、600℃、650℃。

焙燒溫度是影響鉬精礦焙燒效果的重要因素，其高低直接決定了鉬的氧化速度。表2為焙燒溫度試驗數(shù)據(jù)，由此可以看出，隨著焙燒溫度的升高，焙砂中元素硫的含量從6.07%降至0.27%，與原料中32.6%的含硫量相比，大部分的硫以SO2氣體的形式揮發(fā)掉，在650℃、60 min的焙燒條件下，脫硫率可達99.28%。

表2 焙燒溫度試驗數(shù)據(jù)

由圖2可以看出，鉬的氧化率和脫硫率都隨焙燒溫度的升高而變大，在焙燒溫度為600℃、焙燒時間為60 min條件下，鉬的氧化率可達99.31%，繼續(xù)升高溫度至650℃，氧化率會稍有增大，為99.64%。但隨焙燒溫度的升高，鉬的損失率也會急劇上升，這主要是因為氧化焙燒后的產(chǎn)物MoO3較易升華。焙燒溫度為650℃時，鉬的損失率高達3.61%，大量的鉬進入煙氣，不易回收利用。圖3為不同焙燒溫度下得到的鉬焙砂，當(dāng)焙燒溫度為650℃時，人們在焙砂表面可以觀察到大量的MoO3結(jié)晶。因此在保證鉬氧化率的前提下，盡量減少鉬的揮發(fā)，采用較低的焙燒溫度，600℃是較適宜的焙燒溫度。

圖2 焙燒溫度對試驗結(jié)果的影響

圖3 不同焙燒溫度鉬焙砂外觀

2.2 焙燒時間影響

固定條件：裝料量：50 g；焙燒溫度：600℃；焙燒時間：10 min、30 min、40 min、50 min、60 min和90 min。

馬弗爐焙燒時間對焙燒效果的影響與裝料厚度等因素具有相關(guān)性，馬弗爐焙燒時間試驗僅表明了時間對焙燒效果的影響趨勢。表3為焙燒時間試驗數(shù)據(jù)，當(dāng)焙燒時間從10 min延長至90 min時，焙砂含硫量從12.66%降至0.20%，鉬的氧化率從55.36%增加到99.79%。由圖4可知，鉬精礦的氧化焙燒反應(yīng)主要發(fā)生在試驗開始后的前30 min內(nèi)，繼續(xù)延長焙燒時間，鉬氧化率和脫硫率會稍有提高，焙燒時間為60 min時，鉬的氧化率可達到99.31%。鉬的損失率也會隨焙燒時間的延長稍有增加。

表3 焙燒時間試驗數(shù)據(jù)

圖4 焙燒時間對試驗結(jié)果的影響

2.3 粒度影響

固定條件：裝料量：50 g；焙燒溫度：550℃；焙燒時間：60 min；粒度：+325目和-325目。

鉬精礦的氧化焙燒過程為固氣反應(yīng)過程，粒度大小決定了物料和氣體的接觸程度。鑒于此，筆者采用325目篩來篩分鉬精礦，以上下的物料作為研究對象，考察粒度對焙燒效果的影響。

如表4所示，在550℃、60 min的焙燒條件下，+325目鉬精礦焙燒得到的焙砂含硫8.67%，而-325目的焙砂含硫僅為1.31%；氧化率分別為70.35%和98.14%。由此可知，較細顆粒的鉬精礦更易發(fā)生氧化焙燒反應(yīng)。因此，應(yīng)盡可能磨細鉬精礦顆粒以強化其氧化焙燒反應(yīng)，提高氧化率。

表4 鉬精礦粒度對焙燒效果的影響

2.4 綜合條件試驗

通過焙燒溫度和時間試驗，筆者得到了鉬精礦焙燒的最佳工藝條件：

裝料量：50 g；焙燒溫度：600℃；焙燒時間：60 min。

在此工藝條件下，筆者進行了五組重復(fù)試驗，從表5可以看出氧化率均超過99%，脫硫率為98.6%左右，焙砂含硫約為0.5%，試驗結(jié)果具有良好的重復(fù)性。

表5 鉬精礦焙燒綜合條件試驗數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

通過對鉬精礦馬弗爐焙燒試驗的溫度、時間和粒度等因素的考察，筆者得出以下結(jié)論：（1）焙燒溫度升高，鉬氧化率和脫硫率均會增大，在焙燒溫度為600℃時，鉬氧化率可達99.31%，繼續(xù)提高焙燒溫度至650℃，鉬氧化率會稍有增大，但鉬的損失也會顯著增大，綜合考量，600℃是較為適宜的焙燒溫度；（2）鉬精礦氧化焙燒前期反應(yīng)劇烈，鉬氧化率隨反應(yīng)時間的延長顯著增大，繼續(xù)延長反應(yīng)時間，鉬氧化率增加趨于平穩(wěn)，焙燒時間為60 min時，鉬氧化率為99.31%。在固定裝料量為50 g的前提下，馬弗爐焙燒鉬精礦的焙燒時間應(yīng)選60 min；（3）鉬精礦粒度的大小決定了物料和氣體的接觸程度，應(yīng)盡可能磨細鉬精礦顆粒以強化其氧化焙燒反應(yīng)，提高氧化率。

1 向鐵根.鉬冶金[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2009.

2 王玉芳，劉三平，王海北.鉬精礦酸性介質(zhì)加壓氧化生產(chǎn)鉬酸銨[J].有色金屬，2008，60（4）：91-94.

Experimental Study on Oxidation and Roasting of Molybdenite

Li Xiangliang, Wang Zheng, Wang Yufang, Zhang Bangsheng
(Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy, Beijing 100160, China)

Molybdenite has a wide range of distribution, high industrial value, about 99% molybdenum molybdenum morphology exists. The molybdenum disulfide is converted into molybdenum trioxide which is easy to be dissolved in ammonia by oxidative roasting. Oxidation roasting is the key to the process, the molybdenum oxide oxidation rate determines the subsequent ammonia leaching molybdenum leaching rate and recovery rate. In this paper, the oxidation roasting process of molybdenite was studied. The influence of calcination temperature, time and particle size on the calcination effect of molybdenite was determined. It was found that the molybdenum ore was calcined at 600℃ for 60 min and the oxidation rate was 99%.

molybdenite; oxidation roasting; molybdenum metallurgy

TD954

A

1008-9500(2017)09-0029-04

2017-07-06

李相良（1984-），男，山東夏津人，工程師，研究方向：濕法冶金。