[发明专利]一种处理辉钼矿的方法

说明书

技术领域

本发明属于钼冶金领域，涉及一种从辉钼矿中提钼的方法。

背景技术

钼是一种重要的战略储备金属，广泛应用于钢铁、石化、航空航天、国防军工等领域。钼的主要矿物是辉钼矿(MoS₂)，辉钼矿冶炼时首先要把硫化钼转化为氧化钼，并与主要伴生杂质分离^[1]。为此，国内外现行的处理辉钼矿工艺主要有火法和湿法两类^[2]。

火法主要有国外通用的多膛炉、沸腾炉焙烧^[3，4]和我国目前通用的回转窑、反射炉焙烧^[5，6]。焙烧产物MoO₃由于饱和蒸气压高极易造成损失，并且易与钼酸盐共熔而导致物料局部熔化影响脱硫，焙烧操作温度不能超过600℃，因而需要严格控制反应速度和加强散热。相应地，焙烧法的缺点在于：1)生产率低，即便是沸腾炉也仅1.2～1.3t/(m².d)，多膛炉仅0.08～0.12t/(m².d)；2)热利用率低，本来氧化反应放热足以维持自热，但对于多膛炉焙烧，在前期为避免过热需要通入大量过剩空气以带走多余热量，后期又需加热以维持所需的反应温度；3)烟气SO₂浓度低，沸腾炉烟气中SO₂ 3％左右，多膛炉0.8～3％，回转窑0.8～2％或甚至更低，难以制取硫酸或只能制备低品质硫酸。许多工厂在处理后排放甚至直接排放造成空气污染；4)设备寿命短，回转窑只能使用60天左右，多膛炉也要经常停产更换零件(主要是耙齿)。

湿法的生产能力还要小；氧气浸出法要求设备在酸性或碱性环境中工作，对设备材质要求苛刻；成本较高，只有在辉钼矿含铼量较高时综合效益才堪比焙烧法；此外，采用氯气、硝酸、次氯酸钠等强氧化剂的湿法工艺还存在环保或技术经济问题^[7，8，9]。

总之，面对当前处理辉钼矿时存在的问题，有待通过理论上的创新，开发新的节能减排的冶金方法。

受钛的熔盐氯化过程的启发，孙培梅等曾经进行过辉钼矿熔盐氧化新方法的研究^[10，11]。采用碳酸钠或硫酸钠熔盐作为反应介质，发现加入的辉钼矿与熔盐反应转化为低价硫代钼酸盐而溶解，鼓入空气则氧化生成钼酸钠和SO₂气体。氧化过程仅10min就已经反应完全。然而，由于生成的Na₂MoO₄熔融在反应介质中，水浸后Na₂CO₃和Na₂SO₄与之一起溶解到水中，而且三种化合物在水中的溶解度都很高。如在20℃的水中，Na₂MoO₄、Na₂CO₃和Na₂SO₄的溶解度分别为55.6、21.5和19.5g/(100g水)。因此，很难在水中将它们分离。

究其原因，碳酸钠和硫酸钠熔盐属氧化物熔体，而生成物均为钠的含氧酸盐，由于相似相溶而难以分离。如果能够找到可溶解辉钼矿而难溶解钼氧化合物的熔体，则有望克服上述熔盐氧化后钼难被分离的缺点。而硫化物熔体容易溶解金属硫化物，不能溶解性质差异较大的钼氧化产物，最有可能符合这一要求。如果辉钼矿的确能溶解在金属硫化物中，则会形成一种类似于重金属铜镍等冶炼的中间产物——铜锍(冰铜)，这个溶解过程就相当于造锍熔炼过程，而氧化脱硫过程则实际就相当于锍的吹炼了。

Kennecott公司从炼铜炉渣中回收有价金属的研究表明^[12]，炉渣中的铜可以在还原性条件下转入硫化铁熔体形成低铜锍，而炉渣中所含有的钼也会一并转入。另外，Outokumpu公司研究了铜闪速熔炼过程中杂质元素的行为^[13]，发现即便在铜锍的品位较低时，钼也选择性地被氧化富集在渣中，显然铜精矿中伴生的少量辉钼矿更容易被氧化。

将这两家公司的研究联系在一起看：

1)如果改用辉钼矿与金属硫化物作用，有可能实现辉钼矿的造锍熔炼，得到钼锍；

2)预期这种钼锍在鼓入氧时，硫化钼将先于硫化铜被氧化，实现钼锍的吹炼。