离子交换法分离钨钼的新工艺研究

摘要

溶液中宏量钨钼的分离在钨、钼冶金工艺中已成为一个亟待解决的问题。本文主要的研究目的就是针对宏量钨钼混合溶液，调节至适当pH值，使溶液中的钨发生聚合反应，由钨酸根转变为仲钨酸根聚合阴离子，而钼仍以钼酸根离子存在于溶液中。再通过选择合适的大孔阴离子交换树脂对溶液中不同形态的钨钼进行吸附分离，达到分离钨钼的目的。
　　 本文的主要进行了以下几个方面的研究。
　　 1)研究了pH值对钨酸根聚合和钼酸根聚合的影响，进一步证实了钨酸根比钼酸根更容易聚合，它们发生聚合的pH分别为7.0和5.8;对比了不同树脂对钨钼的分离效果，发现D213和D308树脂对低浓度钨钼分离效果要优于其他树脂;D201和D309树脂对高浓度钨钼的分离效果要优于其他树脂。
　　 2)对上述四种树脂分离适宜浓度钨钼的工艺条件进行了研究。D213、D308和D309树脂分离钨铝的最佳条件为:溶液pH值为7.0，反应平衡时间为4小时;D201树脂分离钨钼的最佳条件为:溶液pH值为8.0，反应平衡时间为4小时。
　　 3)进行了上述四种树脂吸附钨钼后的解吸实验研究，发现D201和D213树脂用1mol/L NaOH、3mol/L NaCl混合溶液，10min就可将树脂上的钨钼解吸至溶液中;D308和D309树脂则用0.5 mol/L NaOH进行解吸，D308树脂解吸10min可使树脂上的钨钼解吸达到平衡，D309树脂则需解吸60min以上才能使树脂上的钨钼解吸达到平衡。
　　 4)对上述四种树脂吸附钨钼的等温吸附过程和动力学进行了研究。发现四种树脂对WO3的等温吸附属于Langmuir型;D213树脂和D308树脂对低浓度Mo的等温吸附属于Henry型，D201和D309树脂对Mo的等温吸附属于Freundlich型。得出了各自的吸附等温方程。强碱树脂D201对钨的吸附控制步骤为粒内扩散控制步骤，吸附钨的过程属于吸热过程，活化能为16.005kJ/mol。弱碱树脂D309吸附钨的控制步骤亦为粒内扩散控制步骤，吸附钨的过程属于吸热过程，活化能为20.555kJ/mol。
　　 5)通过离子交换柱动态吸附-解吸实验对比了D213、D308、D201、D309四种树脂对钨钼实际分离效果。结果表明无论分离高浓度钨钼
　　 溶液还是低浓度钨钼溶液，弱碱性阴离子交换树脂均比强碱性阴离子交换树脂具有更佳的分离效果。
　　 一般而言，Mo/WO3≥50的钼料液和WO3/Mo≥20的钨料液均可用现有铝、钨生产工艺进行处理，并可生产出合格的钼钨产品。因此，由实验结果可知，D213、D308、D309树脂用于分离溶液中的宏量钨钼时，均具有良好的应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 钨钼概述

1．1．1 钨概述

1．1．2 钼概述

1．2 钨钼分离困难的原因及钨钼分离的意义

1．2．1 钨钼分离困难的原因

1．2．2 钨钼分离的意义

1．3 钨钼分离方法的研究进展

1．3．1 利用钨、钼亲氧亲硫性质的差异进行分离

1．3．2 利用钨、钼与某些化合物络合能力的差异进行分离

1．3．3 利用钨、钼形成同多酸能力的差异来进行分离

1．3．4 利用钨、钼形成阳离子的差异来进行分离

1．3．5 利用其他原理进行分离

1．4 本课题的研究目的及意义

1．4．1 本课题的提出

1．4．2 本课题的目的、研究内容及意义

第二章 实验研究方法

2．1 实验原料

2．2 实验仪器及设备

2．3 实验方法

2．3．1 料液的制备

2．3．2 树脂的预处理

2．3．3 静态实验

2．3．4 动态实验

2．3．5 分析方法

2．3．6 数据处理

第三章 料液酸化及树脂选型研究

3．1 引言

3．2 钨酸钠钼酸钠溶液酸化研究

3．2．1 钨酸钠钼酸钠溶液酸化曲线

3．2．2 酸化钨酸钠钼酸钠溶液光谱扫描

3．2．3 陈化时间对钨酸根聚合的影响

3．3 离子交换树脂的筛选

3．3．1 实验方法

3．3．2 实验结果及结论

3．3 本章小结

第四章 离子交换分离溶液中钨钼静态吸附实验研究

4．1 引言

4．2 影响树脂吸附分离钨钼的因素

4．2．1 溶液初始pH值的影响

4．2．2 吸附分离时间的影响

4．2．3 不同钨钼比的影响

4．3 从树脂相解吸钨钼的研究

4．3．1 解吸剂浓度的影响

4．3．2 解吸时间的影响

4．4 吸附等温曲线

4．4．1 D213和D308树脂对钨钼吸附等温曲线

4．4．2 D201和D309树脂对钨钼吸附等温曲线

4．5 吸附动力学研究

4．5．1 强碱树脂吸附钨钼动力学研究

4．5．2 弱碱树脂吸附钨钼动力学研究

4．5．2 强碱树脂和弱碱树脂吸附钨钼动力学参数比较

4．6 本章小结

第五章 离子交换分离溶液中钨钼的动态实验研究

5．1 引言

5．2 D213 树脂动态吸附分离钨钼研究

5．3 D308 树脂动态吸附分离钨钼研究

5．4 D201 树脂动态吸附分离钨钼研究

5．5 D309 树脂动态吸附分离钨钼研究

5．6 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果