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辉钼矿湿法冶金研究进展

辉钼矿湿法冶金研究进展
2016.05.06
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辉钼矿湿法冶金研究进展     根据中国国土资源部2005年的统计数据,目前中国的铂储量和储量基础分别为139. 39万和363. 42万t。根据中国有色金属工业协会的新统计数据显示,目前我国铂精矿年产量达到近14. 5万,嘱于铂资源大国和生产大国。我国每年铂出口量占总产量的一半以上,产品以铂铁、...

辉钼矿湿法冶金研究进展

    根据中国国土资源部2005年的统计数据,目前中国的铂储量和储量基础分别为139. 39万和363. 42万t。根据中国有色金属工业协会的新统计数据显示,目前我国铂精矿年产量达到近14. 5万,嘱于铂资源大国和生产大国。我国每年铂出口量占总产量的一半以上,产品以铂铁、铂精矿、铂酸按为主。然而由于选冶工艺相对落后,大部分产品中杂质超标,仅氧化铂1项,1年的损失近2 000万美元。目前,标准铂精矿中铂的提取大都采用经典的火法焙烧氨浸工艺。由于火法焙烧过程产生低浓度明,难以处理和利用,易造成环境污染,而且有价金属回收率偏低以及难处理低品位矿等,因此全湿法冶金工艺受到了重视。全湿法冶金可从根本上避免有害气体明的产生,金属回收率较传统方法有较大提高,可综合回收伴生金属锌,而且能处理低品位、复杂的非标准辉铂矿,并易实现连续生产和浸出过程的自动化。因此,开展全湿法冶金工艺处理辉铂矿,具有十分重要的经济和社会意义。

用湿法冶金的技术从铂精矿中提取铂已经有50多年的历史。早在1952年,Usatay就报道了铂精矿在不同阳值水溶液中的氧化,发现在铂精矿表面的分解产物阻止了铂精矿的进一步氧化。而强氧化剂可以阻止此种保护层的形成。升高温度可以提高铂精矿在碱性溶液中的氧化率。至今,已经形成了许多辉铂矿湿法冶金方法,按照反应体系、操作环境和使用设备的不同,可以分为常压氧化分解和高压氧化分解。

1常压氧化分解

    辉铂矿的常压氧化分解的特点是常温常压或者常压加热的情况下辉铂矿的氧化分解,主要有硝酸氧化分解、次氯酸钠浸出、电氧化浸出和生物氧化浸出等。1. 1肖酸氧化分解

    辉铂矿在25%~ 50%浓度的硝酸中加热能迅速进行下列反应:

    MOS2+6HNO3=H2MO4+2H2SO4+6NO

    热卢德科娃和涅列佐夫分别从不同角度研究了辉铂矿硝酸分解的机理。前者指出,在硝酸部分氧化后的辉铂矿表面存在铂的氧化物膜,阻碍了HNO3的扩散使之成为控制步骤。而涅列佐夫等研究发现,在80±2℃涤件下,当浸出率为10%~15%时,表观级数n=1. 5,表观活化能为126. 7 kJ/mol浸出率大于15%时,n=1.0表观活化能为24.3  kJ/mol过程为由化学反应控制过渡到化学反应与扩散的混合控制。前苏联的一些科学工作者在工业生产条件下研究发现,溶液中的铂主要以MCO2(SO4)n2-2冰态存在,提高硝酸浓度和温度有利于降低溶液中的铂含量,例如在90%汲硝酸浓度分别为27%~30%和54%时,溶液含钼量分别为12一14g/L 2.5~3g/L。

    工业实验觑模为434 kg箭批深用两段逆流浸出,硝酸浓度为40%,硝酸用量为理论量,温度70℃每段分解时间为3h液固比为4 ~ 5.过程中铂约80%叫进入固相,余下的20%叫进入水相,绝大部分锌进入水相。

硝酸氧化法的研究起步早,发展快,易于操作,且可与后续萃取分离相结合,形成一套完整的铂冶金流程。但是一方面此法耗酸量较大,成本较高;另一方面大量浓硝酸的使用对环境构成了威胁。这两方面的原因限制了硝酸氧化法的进一步发展和应用。

1. 2次氯酸钠浸出

    辉铂矿在40℃时与NaClO溶液作用发生反应为:

    MoS2+9NaClO+6NaOH=Na2MCO4+2Na2SO4+9NaCl+3H2O

    与此同时也发生NaClO的分解和其他硫化物的氧化等副反应:

    

    这些副反应使NaClO利用率降低,更重要的是产生其它阳离子,进一步与MCO42-形成铂酸盐沉淀,使车目浸出率降低。

    舍夫斯基等利用次氯酸钠进行地下浸出。当矿石粒度为10 ~ 60 mm左右,用7 ~9 g/I的NaClO; 浸出55d以浸出率为37%~59%。用小于10mm的矿堆浸,喷淋N aClO万容液,经过150d以铂浸出率95%。浸出液含铂大于0. 5g/L可用离子交换法回收

    邹平等人对含钼0. 03%一0. 07%双钼矿石进行次氯酸钠堆浸,将矿石破碎至8mm左右后在阳值3一12,室温下喷淋49d以浸出液通过强碱性阴离子交换树脂吸附,后用2 ~4 mol/L氨水洗脱,浓缩结晶后得含铂54. 3%的仲铂酸氨,铂回收率65%,但尚未进行工业实验。

NaClO受出法的优点是反应温度低,选择性强,如条件控制得当则其它硫化物很少浸出,因而易于处理低品位复杂矿。此法缺点是次氯酸纳用量大,理论上每1kg钼需7kg次氯酸纳,而实际用量超过理论量的1.5~2倍。所以在大规模处理标准辉铂矿时将耗费大量次氯酸钠,不利于工业化。

1. 3电氧化浸出

    将辉铂精矿悬浮于NaCl熔液中,通以直流电则阳极产生Cl2,  Cl2进一步与水作用生成HClO或(ClO-):

    Cl2+H2O=HClO+HCI

    HClO再按前述方法中NaClO反应进行,使铂锌氧化进入溶液,再用萃取法分离回收。此法半工业试验结果表明铂锌溶出率90%~97%,每1kg钼电耗21. 8一24. 3KW·h

    符剑刚等人采用超声强化电氧化法的实验表明,在相同条件下,超声波的介入大大提高了电氧化浸出过程的电流效率。

与次氯酸钠浸出法类似,电氧化法也是一种具有发展潜力的方法,但目前电氧化法适宜处理低品位辉铂矿。对于此两种方法进一步降低成本和能耗,提高浸出效率是未来应用的关键。

1. 4生物氧化浸出

    生物氧化浸出是指利用嗜酸、好氧的自养型硫杆菌属(Thiobaeillus spy如常见的氧化亚铁硫杆菌(Thiobaeillus ferroox}ans)}口氧化硫硫杆菌(Thiobaei}lus thioox}ans}与硫化矿石作用,发生氧化还原反应,从而将硫化物氧化成硫酸盐,而M喝中的M皱氧化成铂酞(M哟2_授出进入溶液’“’。

    Naseme ja等人利用氧化亚铁硫杆菌浸出含钼27.4%的低品位钼矿,在pH值1. 5,温度30℃条件下浸出40d钼铜的浸出率达93%以上。关于细菌作用机理方面,Naseme ja和M ishra等人的研究表明,铂的细菌浸出作用机理是细菌的间接作用。关于细菌浸出辉铂矿的研究现状,陈家武等已经作过了比较系统的综述

    细菌浸矿工艺具有能耗低、选择性高及安全无污染等优点,但其缺点是浸出速度慢、浸出率低且生产周期长,目前只适合处理贫矿、尾矿和含铂废渣等。浸矿微生物适应性差以及细菌再生能力差也是限制细菌浸出工艺广泛应用与发展的主要阻力。1. 5其它常压浸出方法

符剑刚等人研究了Mn³+/Mn²+间接电氧化法浸出辉铂矿,浸出过程锰离子可循环使用,仅仅消耗电能,是一种间接的电氧化法。此外,顾晰’研究了直接用二氧化锰对辉铂矿的湿法氧化浸出,工艺条件下铂浸出率大于95%

2高压氧化分解

    与常压氧化分解相比,高压氧化分解通过提高温度和压力加快了反应速度,缩短了分解时间,并使一些在常温常压下难以发生的反应成为可能。主要有高压酸氧化分解和高压碱氧化分解。

2. 1高压酸氧化分解

    辉钼精矿在水介质和一定压力下,用硝酸或硝酸钠催化加压氧煮,其主要反应如下:

 

    这是一个三相放热反应过程,除少量的铂在强酸介质中呈阴离子形态进入溶液外,800 o左右的铂以三氧化铂水合物

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