способ переработки молибденитового концентрата

Формула изобретения

Способ переработки молибденитового концентрата, включающий окислительный обжиг концентрата в две стадии, отличающийся тем, что перед первой стадией обжига молибденитовый концентрат смешивают с добавкой, связывающей серу, первую стадию обжига проводят при температуре 550-650°С в течение 15-30 мин, перед второй стадией обжига в полученный после первой стадии огарок добавляют молибденитовый концентрат в количестве 10-30 мас.% от используемого на первой стадии обжига концентрата, вторую стадию обжига проводят при температуре 600-670°С в течение 30-40 мин с последующим выщелачиванием молибдена и рения из полученного после второй стадии обжига огарка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к методам комплексной переработки сульфидных (молибденитовых) концентратов, и может быть использовано для извлечения молибдена, рения и цветных металлов.

Известны методы переработки молибденитовых концентратов, основанные на:

- сочетании окислительного обжига и выщелачивании молибдена из огарка;

- возгонке молибдена из огарков и последующем улавливании триоксида молибдена;

- выщелачивании молибдена непосредственно из концентрата азотной кислотой.

Наибольшее распространение получили методы переработки сульфидных молибденитовых концентратов, включающие их окислительный обжиг, сопровождающийся образованием диоксида серы, выщелачивание молибдена из огарка и выделение товарного триоксида молибдена (1. Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов (уч. пособие для вузов). М., Металлургия, 1973, 608 с.).

Диоксид серы утилизируют тем или иным методом. Рений, содержащийся в концентратах, возгоняется в виде Re₂O₇; при достаточно высоких количествах его извлекают при очистке сернистых газов.

Наиболее значимая операция указанной технологии - обжиг. Для гидрометаллургической переработки огарков обжиг концентратов стремятся проводить в режимах, при которых сера удаляется полностью, а молибден образует легко растворяемый триоксид. В процессе окисления частицы молибденита покрываются оболочкой образующегося триоксида молибдена. Поэтому скорость реакции обжига, как и во всех аналогичных процессах, определяется структурой оксидной оболочки, через которую кислород и сернистый газ должны диффундировать в противоположных направлениях. При температурах выше 500°С минерал молибденит интенсивно окисляется кислородом воздуха с образованием триоксида молибдена по экзотермической реакции:

MoS₂+3,5O₂ MoO₃+2SO₂.

Без доступа, а также при недостатке кислорода в огарке при 600-700°С появляется диоксид молибдена:

MoS₂+6MoO ₃ 7MoO₂+2SO₂.

Поскольку диоксид молибдена практически нерастворим в аммиачной воде, необходимо вести обжиг при температуре не выше 600°С для того, чтобы исключить спекание материала и протекание реакции между MoS ₂ и MoO₃. Скорость процесса в этих условиях относительно невелика и при обжиге на подовых печах требуемая продолжительность полного окисления серы составляет не менее 2-3 часов.

Обжиг в печах кипящего слоя протекает быстрее, но большой пылевынос (до 70%) и оборот материала снижают производительность.

Существенным недостатком традиционной технологии является необходимость организации передела утилизации сернистого газа. Затраты поданной операции сопоставимы с затратами на обжиг.

Улавливание рения из обжиговых газов и последующее его извлечение из полученных продуктов сопровождается существенными потерями, многостадийно и технологически сложно.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ переработки молибденитового концентрата, включающий окислительный обжиг при температуре 550-600°С, который ведут в две стадии: первую стадию осуществляют с недостатком кислорода до степени десульфуризации огарка 85-95%, вторую стадию ведут до полного окисления серы и образования оксидов металлов при избытке кислорода в 1,5-2,0 раза по отношению к стехиометрии. Одновременно отгоняют летучие оксиды редких металлов и затем их улавливают путем абсорбции (2. RU 2191840, МПК C22B 34/34, опубл. 27.10,2002).

Способ повышает извлечение рения и других редких металлов в газовую фазу до 93-95%, повышает извлечение рения и других редких металлов до 2,4-3,3 г/л в абсорбционные растворы, уменьшает содержание серы в огарке до 0,5%; прост в осуществлении; обеспечивает экологичность процесса за счет снижения концентрации серной кислоты в растворах.

Недостатком прототипа является недостаточно высокое извлечение молибдена в раствор при выщелачивании огарка, а также необходимость утилизации отходящих газов.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка и имеет целью увеличение извлечения молибдена и упрощение технологии, основанное на исключении операции утилизации отходящих газов.

Для достижения указанной цели перед первой стадией обжига молибденитовый концентрат смешивают с добавкой, связывающей серу, первую стадию обжига ведут при температуре 550-650°С в течение 15-30 минут, перед второй стадией обжига в полученный после первой стадии огарок добавляют молибденитовый концентрат в количестве 10-30 мас.% от используемого на первой стадии обжига концентрата, вторую стадию обжига проводят при температуре 600-670°С в течение 30-40 минут с последующим выщелачиванием молибдена и рения из полученного после второй стадии обжига огарка.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что на первом этапе обжига, проводимого в присутствии добавок, связывающих серу, например CaO, Ca(OH)₂, процесс ведут с максимально возможной скоростью при указанных температурах. Молибден и сера при этом связываются в форму молибдата кальция CaMoO₄ . Рений также остается в огарке в виде термоустойчивого перрената кальция. Выделение серы и рения в газовую фазу не происходит. Наличие термостойких компонентов исключает спекание и агрегирование огарка.

На второй стадии обжига количество добавляемого молибденитового концентрата составляет по массе 10-30% от загруженного первоначально.

Исследованиями установлено, что молибдат кальция взаимодействует с молибденитом:

MoS₂+2CaMoO₄+1,5O₂=2CaSO ₄+MoO₃

в результате чего весь молибден переходит в растворимую форму. Термодинамика данной реакции также обусловливает высокую скорость и полноту протекания.

Таким образом, в данном способе удается совместить исключение выделения серы и рения в атмосферу, высокую скорость процесса и полноту перевода молибдена в растворимую форму.

Применительно к обжигу молибденита, как показали исследования, в качестве серусвязывающих добавок можно использовать оксид и гидроксид кальция, карбонат кальция или натрия.

Параметры обжига по стадиям и дозировка связывающих серу добавок определены опытным путем и могут быть проиллюстрированы следующими данными.

Пример 1. Навеску молибденитового концентрата, содержащего 37% молибдена и 80 г/т рения, смешивали с известью CaO. Расход извести составлял 130% от стехиометрически необходимого для связывания серы в сульфат. Количество добавленного концентрата к огарку на второй стадии - 20% от массы исходной навески. Смесь обжигали в муфельной печи на противнях с перемешиванием в различных режимах в одну и две стадии.

Полученный огарок подвергали выщелачиванию в стандартных условиях: 10%-ный раствор аммиака при нагревании до 60°С при отношении Т:Ж=1:4. Расход аммиака составлял 140% от стехиометрического. Проводилась двухкратная промывака кека. Из объединенного раствора отбирали пробу и анализировали на содержание молибдена и рения. На основании полученных данных рассчитывали скорость обжига и полноту извлечения молибдена. Для сравнения одну навеску обжигали в две стадии по способу прототипа. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Результаты опытов по обжигу и выщелачиванию огарков
№ опыта	Условия обжига	Суммарная продолжит. обжига, мин	Извлечение в раствор, %
1 стадия	2 стадия
Температура °С	Продолжит., мин	Температура °С	Продолжит., мин	Мо	Re
1	500	15	550	20	35	48	51
2	500	40	550	40	80	63	53
3	550	15	600	20	35	87	78
4	650	20	600	30	50	93	84
5	650	30	670	40	70	97	88
6	700	40	700	50	90	95	89
Обжиг по способу прототипa	150	88	19

Пример 2. Отличается от примера 1 (опыт 5) тем, что в опытах варьировали количеством концентрата, добавляемого к огарку на второй стадии обжига.

Таблица 2.
Результаты с дозировкой добавок
Количество концентрата, добавленного на второй стадии, % от массы загруженного первоначально	Извлечение в раствор, %
Mo	Re
5	78	69
10	91	83
20	95	85
30	97	88
40	96	89

Сопоставительный анализ известных технических решений, в т.ч. способа, выбранного в качестве прототипа, и предполагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение усматриваемого технического результата. Реализация предложенного технического решения дает возможность повысить извлечение молибдена при выщелачивании огарков на 5-10%, сократить продолжительность обжига в 1,5-2 раза и упростить технологию исключением операции утилизации серусодержащих газов.