从低钨高钼溶液中吸附分离钨钼的研究.pdf

第 卷 第 期 年 月 中 国 钼 业 收稿日期:第一作者:王露露()女主要研究方向为湿法冶金:.通信作者:陈利革()女高级工程师主要研究方向为湿法冶金:.从低钨高钼溶液中吸附分离钨钼的研究王露露王欣欣王俊杰刘德智罗 凯陈利革(洛阳栾川钼业集团钨业有限公司河南 栾川)摘 要:研究了采用硝酸铁从低钨高钼溶液中吸附分离钨钼的工艺条件考察了 /摩尔比、值、搅拌速度、反应时间、反应温度、静置时间等对吸附效果的影响 结果表明:在 /摩尔比为、值为 、搅拌速度/、反应时间 、反应温度 、静置时间 的条件下溶液中的钨钼比由 降至 钼损率仅为 钨钼分离效果显著且硝酸铁中的 循环利用效果较好关键词:低钨高钼溶液硝酸铁钨钼分离吸附:/中图分类号:文献标识码:文章编号:()():/:/.:引 言钨、钼作为稀有金属具有良好的综合性能广泛应用于钢铁、化工、航空航天、电子、国防等领域 随着行业的不断发展钨钼产品的纯度备受关注 国标 规定 级仲钨酸铵中钼含量不大于 国标/规定 级钼酸铵产品中钨含量不大于 但由于在矿床中钨钼往往为伴生元素且钨钼在元素周期表中均位于第 族相似的结构和化学性质导致钨钼分离成为冶炼行业的难题钨钼分离主要包括从钨酸盐溶液中分离钼和从钼酸盐溶液中分离钨两大类 从钨酸盐溶液中分离钼的各种方法已经在工业中有了广泛的实践和应用并取得了良好的效果 结合国内外学者的各项研究目前从钼酸盐溶液中分离钨的主要方法包括沉淀法、萃取法、离子交换法、吸附法等吸附法具有操作简单、成本低、除钨率高等优点 吸附法从钼酸盐溶液中分离钨根据其操作方式的不同主要分为固体颗粒吸附剂吸附钨、多价金属水合氧化物吸附钨、原位生成吸附剂吸附钨 种类型刘晶研究表明 固体颗粒吸附剂的化学吸附活性易随时间延长而降低导致钨钼吸附分离效果较差.布洛辛等采用多价金属 水合氧化物选择性的从钼酸盐溶液中吸附钨但需要联合阴离子交换树脂 使用才能达到最佳效果 吕莹等 采用 在溶液中原位生成()作为吸附剂吸附效果有明显改善 冷明锋采用()在配置的钼酸盐溶液中原位生成()并通过控制 值、的用量及陈化时间进一步提升了吸附剂对钨的吸附效果 但利用吸附法从低钨高钼溶液中吸附分离钨钼的相关条件、工艺参数及吸附剂离子的回收利用等方面缺乏系统性研究因此有必要进一步探索研究本研究以河南某冶炼公司制取钼酸铵离子交换过程中产生的低钨高钼溶液为研究对象采用铁锰离子制取吸附剂根据吸附剂对钨钼离子的吸附性能差异研究了 /摩尔比、值、搅拌速度、反应时间、反应温度、静置时间和药品循环次数对吸附效果的影响以期为低钨高钼溶液中钨钼的深度分离提供一种经济环保的方法从而达到钨钼资源高效利用的目的 试验部分 原料与试剂()试验原料:低钨高钼溶液取自河南某冶炼公司离子交换段钼含量/钨含量/()试验试剂:、()、等均为分析纯购自天津市永大化学试剂有限公司 仪器和设备试验主要仪器和设备:电感耦合等离子体发射光谱仪(聚光科技 )、电动磁力搅拌器(常州苏瑞仪器有限公司 )、雷磁型 计(上海仪电科学仪器股份有限公司 )和循环水式多用真空泵(巩义市予华仪器有限公司 )等 试验原理铁锰离子在碱性溶液中均会生成氢氧化物根据钨比钼亲氧且更易被铁锰物质富集的特性 低钨高钼溶液中的钨会被吸附沉降而钼则留存在溶液中从而达到钨钼深度分离的目的铁锰离子在溶液中的水解反应如下所示:()()()()()()由上述反应可知:铁锰离子水解产生氢氧化物的同时会产生 故溶液 值会随之降低 以 为例分析其机理直接向低钨高钼溶液中加入 并升高 值使之原位生成()作为吸附剂其吸附活性比提前制备的()好 低钨高钼溶液中的钨会被()优先吸附而钼则留在溶液中再经过固液分离钨富集于固体沉淀物钼则留于溶液中()吸附属于典型的表面吸附吸附粒子的颗粒越小表面积越大吸附效率越高钨钼比越低但选择性越小会导致最终钼损失率增大 因此本研究通过对多种工艺条件的探究综合考虑选择出钨钼比较低和钼损率较小的条件在得到高纯度钼酸铵溶液的同时减少钼损率以达到最优经济效益 结果与讨论 吸附剂所含离子种类对钨钼分离的影响取低钨高钼溶液 在 /摩尔比为、值、搅拌速度/、反应温度 条件下反应 停止搅拌后立即考察 、和 所形成的吸附剂对钨钼比和钼损率的影响结果如图 所示图 吸附剂离子种类对钨钼比和钼损率的影响由图 可以看出:种离子所形成的吸附剂均能吸附低钨高钼溶液中的钨由于钨钼比越低钼损率越小故添加 原位生成吸附剂对溶液中钨的分离效果最好但引入氯离子会对生产工段造成不良影响因此选择硝酸铁作为原位生成吸附剂此时钨钼比达到 相对于原料液中钨钼比 钨钼比有较大降低但钼损率达到 因此需要进一步探究硝酸铁吸附的工艺条件 /摩尔比对钨钼分离的影响取低钨高钼溶液 在 值为 、搅拌速度 /、反应温度 条件下反应 停止搅拌后立即考察 /摩尔比对钨钼比和钼损率的影响结果如图 所示中 国 钼 业 年 月图 /摩尔比对钨钼比和钼损率的影响由图 可以看出:随着 /摩尔比的增加钨钼比先减小后增大钼损率逐渐增大 在 /摩尔比为 时钨钼比达到最小的 钼损率为 随着 /摩尔比的增加原位生成的()增多对钨的吸附能力逐渐增强钨钼比随之减小但()过量会导致其迅速聚集沉降钼被吸附后来不及与钨交换就被沉降使钼损率快速升高对应钨钼比也随之升高 故 /摩尔比为 较为合理 值对钨钼分离的影响取低钨高钼溶液 在 /摩尔比为、搅拌速度 /、反应温度 条件下反应 停止搅拌后立即考察 值对钨钼比和钼损率的影响结果如图 所示图 值对钨钼比和钼损率的影响由图 可以看出:随着 值的增加钨钼比和钼损率先减小后增大 由于 在 值为 时开始聚合生成仲钨酸根()和仲钨酸根()在 值为 时完全聚合 在 值为 时开始聚合生成多钼酸根在 值为 时完全聚合且 值越低离子浓度越高越易聚合 因此当 值为 时()对多钼酸根的选择性吸附能力要大于仲钨酸根造成钼损率和钨钼比骤增 在碱性条件下随着 值的增大钨钼比和钼损率随之先减小后增大 在 值为 时钨钼比达到了 钼损率为 但 值过高会造成()迅速聚集沉降使钼损率快速升高对应钨钼比也随之升高 综合考虑确定 值为 搅拌速度对钨钼分离的影响取低钨高钼溶液 在 /摩尔比为、值 、反应温度 条件下反应 停止搅拌后立即考察搅拌速度对钨钼比和钼损率的影响结果如图 所示图 搅拌速度对钨钼比和钼损率的影响由图 可以看出:随着搅拌速度的增大钨钼比先减小后趋于稳定钼损率先减小后增大 在搅拌速度为 /时钨钼比达到 钼损率为 随着搅拌速度增加()通过搅拌在溶液中均匀分散使得()对钨的吸附更加充分钨钼比和钼损率随之减小但继续增大搅拌速度钼更易被()吸附钼损率稍有增加且会造成能源过度消耗和成本增加 故搅拌速度为/较为合理 反应时间对钨钼分离的影响取低钨高钼溶液 在 /摩尔比为、值 、搅拌速度/、反应温度 条件下停止搅拌后立即考察反应时间对钨钼比和钼损率的影响结果如图 所示图 反应时间对钨钼比和钼损率的影响由图 可以看出:随着反应时间的延长钨钼比和钼损率先减小后增大 在反应时间为 时钨第 卷 第 期王露露等:从低钨高钼溶液中吸附分离钨钼的研究钼比达到了 钼损率为 溶液中的 原位生成()已达到反应平衡 已有研究表明原位生成的()吸附活性高于单独配置的()反应时间大于 时原位生成的()吸附活性逐渐下降钨钼比和钼损率随之增大且反应时间越长能耗越大经济效益越低因此反应时间为 为宜 反应温度对钨钼分离的影响取低钨高钼溶液 在 /摩尔比为、值 、搅拌速度 /条件下反应 停止搅拌后立即考察反应温度对钨钼比和钼损率的影响结果如图 所示图 反应温度对钨钼比和钼损率的影响由图 可以看出:随着反应温度的提高钨钼比和钼损率均先减小后增大 在反应温度为 时钨钼比达到了 钼损率为 反应温度升高原位生成()的化学反应速率提高生成速度过快会导致原位生成的()迅速聚集沉降沉降速度过快会造成钼被吸附后来不及与钨交换就被沉降从而导致钨钼比和钼损率的增大 因此反应温度 较为合理 静置时间对钨钼分离的影响取低钨高钼溶液 在 /摩尔比为、值 、搅拌速度 /、反应时间 、反应温度 条件下考察静置时间对钨钼比和钼损率的影响结果如图 所示图 静置时间对钨钼比和钼损率的影响由图 可以看出:随着静置时间的延长钨钼比和钨损率均先减小后增大 在静置时间为 时钨钼比达到了 钼损率为 由于原位生成的()最初是不定型胶体形态静置时间过短不利于()胶体彻底聚集沉降和钨钼的选择性吸附会导致钨钼比和钼损率增大也会造成最终四钼酸铵产品中的杂质含量超标但静置时间过长溶液中钼损失会增大造成钨钼比和钼损率增大 故静置时间 较为合理 循环次数对钨钼分离的影响取低钨高钼溶液 在 /摩尔比为、值 、搅拌速度 /、反应温度 、静置时间 的条件下反应 加入硝酸铁反应过滤后 按理论量 倍向滤渣中加入一定浓度氢氧化钠在压煮釜中温度 、压力 、保温 条件下浸出经过滤得到的液体即钨酸盐溶液固体即含铁渣进行循环 向含铁渣中加入/硝酸进行再生调节 值为 在室温下搅拌反应 至沉淀完全溶解得到富含 的溶液循环使用 按以上步骤循环试验 次 循环次数对钨钼比和钼损率的影响结果如图 所示图 循环次数对钨钼比和钼损率的影响由图 可以看出:次循环所得的高纯度钼酸铵溶液钨钼比和钼损率相对稳定证明了 循环利用分离钨钼的效果较好 结 论()采用硝酸铁在低钨高钼溶液中原位生成()作为吸附剂可以有效吸附分离钨且硝酸铁中的 循环利用效果较好()吸附法具有操作简单、成本低、除钨率高等优点()试验结果表明:在 /摩尔比为、值为、搅拌速度/、反应时间、反应温度 、静置时间 条件下加入硝酸铁与低钨(下转第 页)中 国 钼 业 年 月 国际标准化组织/.检测和校准实验室能力的通用要求:/.北京:中国标准出版社:.中国合格评定国家认可委员会.测量结果的计量溯源性要求:.北京:中国合格评定国家认可委员会:.郭少毅.用基准试剂作标准测定钢中微量氧.冶金分析():.姚素红.用氧化锌基准试剂作校正标准样品测定钨合金中氧.化学计量分析():.(上接第 页)高钼溶液反应得到的溶液中钨钼比最小可达 钼损率为 钨钼分离效果显著()此方法硝酸铁循环利用效果较好有利于节省成本为工业化生产利用提供了可能参考文献 李洪桂赵中伟霍广生.相似元素的深度分离.中国有色金属学报():.:.():.肖连生龚柏藩王学文等.一种从高浓度钼酸盐溶液中深度净化除去微量 钨 的 方 法:.(/):.刘晶.钼酸盐溶液除钨新工艺的研究.长沙:中南大学.:.吕莹孙放.()吸附法从高钨钼酸钠溶液中分离钨钼的研究.稀有金属与硬质合金():.范薇黄普选.新生态氢氧化铁分离钨钼的工艺研究.吉林化工学院学报():.冷明峰.吸附共沉淀法分离钼酸铵中的钨 中国钼业():.南京大学地质学系岩矿教研室.结晶学与矿物学.北京:地质出版社:.刘英俊马东升.钨的地球化学.北京:科学出版社:.范薇.氨浸法生产钼酸铵中钨的分离.无机盐工业():.赵中伟曹才放霍广生等.一种从钨酸盐和钼酸盐的混合溶液中沉淀分离钨钼的方法:.王存锦王海军方奇.从高钨高钼钨钼酸盐溶液中沉淀分离钨钼的方法:.():.金堆城钼业光明(山东)股份有限公司荣获 年度“山东省创新型中小企业”等多项荣誉称号 近日根据中共周村区委周村区人民政府下发的关于表彰周村区“品质活力、高质量发展”先进集体和先进个人的决定金堆城钼业光明(山东)股份有限公司(简称“金钼光明”下同)荣获 年度“山东省创新型中小企业”“周村、文昌湖企业 强”及“周村、文昌湖制造业企业 强”荣誉称号一份荣誉一份动力 此次荣誉的获得是中共周村区委周村区人民政府对金钼光明在企业综合实力、市场竞争力以及社会贡献等方面的充分肯定在公司持续发展壮大的新阶段里具有重大意义 金钼光明将以此为鞭策继续秉持创新、务实、高效的企业精神提高生产效率优化产品质量以打造国内一流钼加工企业为目标力争在新的一年取得更好成绩为周村区经济社会发展贡献更多力量!(来源:金钼集团微信公众号 )中 国 钼 业 年 月