离子交换法从镍钼矿浸出液提取钼的研究

摘要

针对空气氧化碱浸出镍钼矿获得含钼浸出液溶液的特殊性,选用大孔弱碱性阴离子交换树脂D301对浸出液调酸后的钼蓝溶液在槽式搅拌器中进行吸附和解吸,通过考察D301树脂对钼蓝的吸附和解吸行为,最终确定了离子交换法吸附空气氧化碱浸出工艺获得的含钼浸出液获得产品钼酸铵的工艺流程。研究内容如下:
　　 1)通过比较三种大孔阴离子交换树脂(D201、D301和D363)对钼蓝溶液的吸附效果及树脂自身的特性,确定了大孔弱碱性阴离子交换树脂D301为工艺选用树脂;
　　 2)吸附阶段的工艺研究发现:D301树脂在溶液pH为3.5～5.0、温度T为60℃、脂钼比Z为1.8～3.1时有较好的吸附效果,树脂的吸附容量大于300 mg/g(干树脂),在保证将树脂充分搅拌的情况下,搅拌对吸附效果影响较小;为提高树脂的吸附容量、降低交后液的含钼浓度选择逆流吸附工艺,选用五段逆流吸附,当初始溶液浓度为37.58g/L时,溶液的吸附率高于99％、交后液的钼含量基本小于0.1g/L,而树脂在解吸前的吸附容量均在450 mg/g(干树脂)以上;
　　 3)吸附理论研究发现:浸出液经调酸,pH值为4.0时,溶液中的钼蓝离子主要有:由HMo7O245-、H2Mo7O244-、Mo7O246-、HMo8O287-、H3Mo8O285-和Mo8O265-等聚钼酸根离子经低价硫的还原形成的结构相近的同钼蓝和PMO12O403-、AsMo12O403-、SiMo12O402-等经还原也能够生成2电子或4电子甚至6电子还原的杂多蓝;吸附平衡数据表明D301树脂对钼蓝的吸附符合Freundlich等温吸附模型,且2＜n＜10,属于容易吸附;热力学研究表明,D301树脂吸附钼蓝反应能够自发进行,且是一个吸热熵增过程;动力学研究表明,D301树脂对钼蓝的吸附过程受颗粒内扩散控制,提高溶液的浓度、温度和减少树脂的粒径有利于反应速率的增大,颗粒扩散的表观活化能为12.48 kJ/mol,反应级数为0.919,吸附过程动力学总方程为:-1n(1-η2)=0.538×10-6×C0.919×exp(12480/RT)×r-1.979×t
　　 4)解吸实验研究发现:氨水能够作为D301负载树脂的解吸剂,并且在室温条件下,当浓度为4.65 mol/L左右,加入量为理论用量的1.5倍左右时,搅拌解吸2h时,钼的解吸率在80％以上,解吸液浓度达90 g/L以上;
　　 5)选定多钼酸铵的工艺生产流程。按该流程图进行的实验发现:除砷率大于99.5％,除钒率达92.7％,同时除去62％的钨,多钼酸铵酸沉率达95.8％。而最终获得的酸沉多钼酸铵产品符合MSA-2标准。

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章 文献综述

1.1 钼的性质与用途

1.1.1 钼的物理化学性质

1.1.2 钼的用途

1.2 钼的多酸化合物

1.2.1 钼的同多酸化合物

1.2.2 钼的杂多酸化合物

1.3 杂多蓝与钼蓝

1.3.1 杂多蓝

1.3.2 钼蓝

1.4 镍钼矿冶炼工艺现状

1.4.1 镍钼矿资源

1.4.2 镍钼矿的冶炼工艺

1.5 本课题研究思路的提出

第二章 实验方法

2.1 实验原料及试剂

2.2 实验设备及装置

2.3 实验方法

2.3.1 钼蓝溶液的制备

2.3.2 吸附实验

2.3.3 解吸实验

2.3.4 钼的分析方法

第三章 钼蓝溶液的吸附实验研究

3.1 引言

3.2 离子交换树脂的选型

3.3 吸附性能的影响因素

3.3.1 溶液pH值的影响

3.3.2 溶液温度的影响

3.3.3 溶液浓度的影响

3.3.4 搅拌速度的影响

3.3.5 树脂加入量的影响

3.4 吸附工艺选择

3.4.1 单釜吸附实验

3.4.2 两次逆流吸附实验

3.4.3 多次逆流吸附实验

3.5 本章小结

第四章 吸附过程的理论研究

4.1 溶液中钼的形态分布

4.1.1 热力学分析

4.1.2 结果与讨论

4.2 吸附热力学研究

4.2.1 吸附等温曲线

4.2.2 钼蓝在树脂上的吸附等温曲线

4.2.3 热力学函数计算

4.3 吸附动力学研究

4.3.1 离子交换动力学基础

4.3.2 钼蓝在树脂上的动力学研究

4.4 本章小结

第五章 解吸实验研究

5.1 引言

5.2 解吸实验结果与分析

5.2.1 解吸时间的影响

5.2.2 解吸温度的影响

5.2.3 氨水用量的影响

5.2.4 氨水浓度的影响

5.3 本章小结

第六章 四钼酸铵的制备实验

6.1 实验原理

6.1.1 调酸除硅和硒

6.1.2 离子交换吸附钼蓝

6.1.3 铵镁盐法除磷、砷

6.1.4 离子交换法除镁

6.1.5 酸沉制备多钼酸铵

6.2 实验试剂

6.3 实验方法及其分析

6.3.1 调酸除硅

6.3.2 调酸除硒

6.3.3 离子交换

6.3.4 铵镁盐法除磷、砷

6.3.5 离子交换法除镁

6.3.6 除钒

6.3.7 酸沉淀

6.3.8 分析方法

6.4 实验结果与讨论

6.5 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果