用氫氧化鈉從鉬精礦中浸出鉬的試驗研究

成寶海，侯曉川，彭 俊，丁 喻

（1.長春師范學院，吉林 長春 130032；2.長沙礦冶研究院，湖南 長沙 410012；3.中南大學 冶金科學與工程學院，湖南 長沙 410083）

鉬是一種重要的稀有金屬，廣泛應用于航天、核能工程、真空電子材料等領域［1－4］。我國鉬資源儲量豐富，分布廣泛，保有儲量達855萬t，主要分布于河南欒川、吉林大黑山、陜西金堆城和遼寧楊家杖子。但我國鉬礦貧礦多、富礦少，共生和伴生鉬礦床儲量大。

目前，鉬精礦的處理一般采用焙燒—預處理—堿浸工藝。現有工藝多將鉬精礦氧化焙燒，酸預處理、氨浸后，酸沉鉬酸銨［5－9］。本研究以某廠氧化焙燒后的鉬精礦為原料，用氫氧化鈉浸出其中的鉬，通過試驗，確定鉬的浸出工藝及參數，為鉬礦資源的回收利用提供參數依據。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

試驗所用鉬精礦化學成分見表1。

表1 鉬精礦化學組成的質量分數 %

1.2 儀器與試劑

試驗所用主要儀器有S312－90型數顯恒速電子攪拌器，SHB－Ⅲ型循環水式多用真空泵，202－1型電熱恒溫干燥箱，DL－1型電子調節萬用電爐，pHS－25數顯pH計，SPS4000型電感耦合等離子體光譜儀（ICP－AES），F97－1型密封式化驗制樣粉碎機。

試驗所用試劑為氫氧化鈉，分析純。

1.3 試驗方法

準確稱取一定量氫氧化鈉，加入一定量水，配制所需濃度溶液。將氫氧化鈉溶液加入到反應器中，用控溫電爐加熱，達到要求溫度后，加入鉬精礦。控制一定溫度和反應時間，在一定攪拌轉速下進行浸出。浸出后，真空抽濾，并用熱水洗滌濾渣。濾液、濾渣（干燥后）分別送分析，計算鉬浸出率。

2 試驗結果及討論

2.1 攪拌速度對鉬浸出率的影響

試驗條件：鉬精礦質量50g，鉬精礦粒度小于0.15mm（－100目），氫氧化鈉與鉬精礦質量比（β）1.2，浸出時間90min，浸出溫度80℃，液固體積質量比4∶1。攪拌速度對鉬浸出率的影響試驗結果如圖1所示。可以看出：鉬浸出率隨攪拌速度增大而增大；攪拌速度180～450r／min范圍內，鉬浸出率增大幅度較大；攪拌速度大于450 r／min后，鉬浸出率變化不大。浸出過程中，擴散層厚度δ與攪拌速度v成反比［10］。

圖1 攪拌速度對鉬浸出率的影響

式中：δ—擴散層厚度；k—浸出擴散速度常數；n—指數，一般取0.6；v—擴散速度。

攪拌速度增大，產生的高速渦流能帶走大部分擴散層，使擴散層厚度減小，有利于浸出的進行。隨著攪拌速度的提高，浸出劑分子被快速傳遞到固相界面，反應產物也快速離開反應界面，使得反應體系物質的擴散速度加快，浸出反應加快；但攪拌對浸出反應速度的提高是有限度的，因為晶體與靠近晶體的溶液層之間存在著牢固的附著力，當整個液體已處于相對劇烈的紊流時，固體表面層附近的液體仍然可以處于層流狀態，即固體表面存在液體表面層，即使在強烈攪拌條件下，液體表面層也難以消除。因此，攪拌速度達到一定后，繼續加大攪拌速度并不能加速離子或分子的擴散速度，也就不能提高浸出速度和浸出率。綜合考慮，攪拌速度確定為450r／min。

2.2 浸出時間對鉬浸出率的影響

試驗條件：鉬精礦質量50g，鉬精礦粒度小于0.15mm（－100目），氫氧化鈉與鉬精礦的質量比（β）1.15，浸出溫度80℃，液固體積質量比4∶1，攪拌速度450r／min。浸出時間對鉬浸出率的影響試驗結果如圖2所示。

圖2 浸出時間對鉬浸出率的影響

從圖2看出：浸出時間在60～90min范圍內，鉬浸出率隨浸出時間的延長而逐漸增大；浸出90min后，鉬浸出率趨于穩定。因此，確定浸出時間為90min。

2.3 液固體積質量比對鉬浸出率的影響

試驗條件：鉬精礦質量50g，粒度小于0.15 mm（－100目），氫氧化鈉與鉬精礦的質量比（β）1.15，浸出溫度80℃，攪拌速度450r／min，浸出時間90min。液固體積質量比對鉬浸出率的影響試驗結果如圖3所示。

圖3 液固體積質量比對鉬浸出率的影響

從圖3看出：液固體積質量比在3∶1～4∶1范圍內，鉬浸出率隨液固體積質量比增大而增大；液固體積質量比在4∶1～6∶1范圍內，鉬浸出率趨于穩定。主要原因是：液固體積質量比較小時，浸出體系的黏度較大，離子擴散與傳質阻力較大；隨著液固體積質量比增大，礦漿黏度逐漸減小，離子擴散與傳質速度較快，生成的物質能迅速離開反應物表面。綜合考慮，液固體積質量比確定為4∶1。

2.4 氫氧化鈉加入量對鉬浸出率的影響

試驗條件：鉬精礦質量50g，粒度小于0.15 mm（－100目），浸出溫度80℃，攪拌速度450 r／min，液固體積質量比4∶1，浸出時間90min。氫氧化鈉與鉬精礦的質量比（β）對鉬浸出率的影響試驗結果如圖4所示。

圖4 氫氧化鈉加入量對鉬浸出率的影響

從圖4看出：氫氧化鈉與鉬精礦質量比（β）在1.0～1.2范圍內，鉬浸出率隨β增大而逐漸提高；當β大于1.2時，鉬浸出率變化很小。因此，后續浸出試驗中，氫氧化鈉與鉬精礦的質量比確定為1.2。

2.5 溫度對鉬浸出率的影響

試驗條件：鉬精礦質量50g，鉬精礦粒度小于0.15mm（－100目），氫氧化鈉與鉬精礦質量比1.2，攪拌速度450r／min，液固體積質量比4∶1，浸出時間90min。溫度對鉬浸出率的影響試驗結果如圖5所示。

圖5 溫度對鉬浸出率的影響

從圖5看出：溫度對鉬浸出率影響較大，隨浸出溫度升高，鉬浸出率明顯提高。浸出過程中，溫度對擴散控制與化學反應控制的浸出過程都有影響，提高礦漿溫度，會使浸出反應所需活化能降低，有利于浸出反應速度和浸出率提高。因此，試驗確定在較高的溫度（85℃）下進行鉬的浸出。

2.6 精礦粒度對鉬浸出率的影響

試驗條件：鉬精礦質量50g，浸出溫度85℃，氫氧化鈉與鉬精礦質量比1.2，攪拌速度450 r／min，液固體積質量比4∶1，浸出時間90min。鉬精礦粒度對鉬浸出率的影響試驗結果如圖6所示。

圖6 粒度對鉬浸出率的影響

從圖6看出，鉬精礦粒度越小，鉬浸出率越高。這是由于鉬精礦細磨后，比表面積增大，與溶劑的接觸面積增大，有利于浸出的進行；同時，精礦在細磨過程中，顆粒得到不同程度的機械活化，加強了擴散的傳質過程［11］；此外，細磨使被包裹的鉬裸露出來，易于被浸出。

試驗條件下，精礦粒度在－0.1～＋0.15mm范圍內，鉬浸出率較高；繼續減小鉬精礦粒度，鉬浸出率變化不大，反而增加磨礦成本；同時，過細的粒度會增加浸出體系的黏度。因此，后續試驗中，鉬精礦粒度以小于0.1mm為宜。

2.7 綜合條件驗證試驗

在試驗確定的優化條件下，即浸出溫度85℃，浸出時間90min，鉬精礦粒度小于0.1mm，攪拌速度450r／min，β＝1.2，液固體積質量比4∶1，進行綜合條件驗證試驗。試驗結果見表2。

表2 綜合條件下的浸出驗證試驗

從表2看出，浸出結果較為穩定，浸出渣中鉬質量分數均小于1%，平均鉬浸出率為99.11%。

3 結論

采用氫氧化鈉從鉬精礦中浸出鉬有效可行。較優的技術參數為溫度85℃，氫氧化鈉與鉬精礦質量比1.2，攪拌速度450r／min，液固體積質量比4∶1，浸出時間90min，鉬精礦粒度小于0.1 mm。最佳條件下，平均鉬浸出率為99.11%。

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