Отримання молібдену

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра ПМ и ТКМ ДОМАШНЯ РОБОТА З дисципліни: Фізичні основи металургії

На тему: Отримання молібдену

Виконав: Курдес А. Н.

Група МГ-72 Проверила: Пастушенко А.Й.

Суми 2009 р.

Зміст

 

1. Молібденові руди 2. Переробка концентратів 3. Аміачний спосіб 4. Вилуговування МоО3 розчинами аміаку 5. Виробництво триокису молібдену сублімацією 6. Переробка збідненої сировини і відходів

1. Молібденові руди

 

Мінерали, важливі для виробництва, молібденіт MоS₂ первинного походження, інші – повеліт СаМоО₄, молібдит Fe₂(MoO₄)₃ і продукти вторинних перетворень сульфіду. Молібденіт, що має першорядне значення, чорного кольору, м'який, на папері залишає межу подібно до графіту; щільність мінералу 4700-4800 кг/м^З.

Руди містять десяті і соті частки відсотка молібдену, вони поділяються на кварцові, комплексні за вольфрамітом; скарнові, у яких молібденіти інколи супроводжують шеєліт, пірит і халькопірит, а порода складається з кременистих вапняків. Мідно-молібденові руди колчеданового або вкрапленого типу - основний вид сировини. Молібденіт в них супроводжують пірит і халькопірит. Частіше переважає мідь, а молібден складає соті частки відсотка, але інколи його більше, ніж міді.

Збагачення базується переважно на флотації молібденіту, добування якого в концентрати, навіть з бідних руд, досягає 90% при вмісті близько 90% MоS₂. Спочатку флотують всі сульфіди. Колективний концентрат після подрібнення розділяють повторною флотацією, пригнічуючи мінерали міді і заліза сірчистим або ціаністим натрієм при рН = 8,5. Збирачем для молібденіту служать гас і мінеральні масла, а як спінювач застосовують соснове масло. Шеєліт, якщо він наявний, виділяють з хвостів флотації, використовуючи як реагенти жирні кислоти і силікати натрію.

2. Переробка концентратів

 

Продукти, одержувані з концентратів, різні за призначенням і складом: у чорну металургію надходять переважно феромолібден - сплав із залізом і молібдат кальцію. У хімічну промисловість і для отримання ковкого металу йдуть чисті сполуки: триокис молібдену, парамолібдат амонію, молібдати натрію і кальцію. Технологічні схеми першим переділом мають окиснення молібденіту випаленням, рідше азотною кислотою або киснем у автоклавах. На більшості підприємств поки застосовують випалення. Недогарок спрямовують на виплавку феромолібдену, переробляють гідрометалургійні, вилуговуючи МоО₃ розчинами аміаку, соди або лугу або переганяють з нього триокис і уловлюють в пиловловлювачах.

Метал у вигляді порошку відновлюють з чистого триокису водню або вуглецем, подібно вольфраму.

3. Аміачний спосіб

 

Горіння молібденіту за хімізмом і кінетикою схоже з окисненням інших сульфідів у мідних, цинкових або свинцевих концентратах:

2MoS₃ + 7O₂ = 2МоО₃ + 4SO₂. (3.62)

При високих температурах МоО₃ помітно випаровується, тиск пари його має такі величини:

температура, ⁰С 800 900

тиск, Н/м² 1679 6838

У недогарку необхідно залишити не більше 2% сірки, а температуру вище 600°С піднімати не можна через віднесення МоО₃ газами. Випалення можна прискорити тільки подачею надлишку повітря і перемішуванням концентрату.

У багатоподових печах вдається підтримувати необхідну температуру (580-590°), якщо подів багато, наприклад 12, і повітря потрібно подавати на кожний з них окремо. Продуктивність за концентратом при цьому не вища 70 кг/(м²·добу).

4. Вилуговування МоО₃ розчинами аміаку

 

На виробництві вилуговування проводять при температурі не вище 50-60°С; у сталевих чанах з пропелерними мішалками або в барабанних вилуговувавчах в три або чотири стадії. У міцний луг витягується 80-95% молібдену при концентрації його 140 г/л. У розчині залишається до 30 г/л (≈ 2 міль/л) NH3. Реакція утворення молібдату амонію

MoO₃ + 2NH₄OH = 2NH⁴⁺ + MoO4^2- + 2H₂O. (3.64)

Молібдати міді, цинку, заліза, свинцю і кальцію реагують з аміаком по-різному. Перші три дають аміачні комплекси і при розрахунку рівноваги тут необхідно враховувати руйнування комплексного іона NH⁺⁵:

NH⁴⁺ = NH₃ + H⁺; (3.65)

pK=9,2.

Для молібдатів міді, цинку і заліза у загальному вигляді

MeMoO₄ + 4NH₄OH = + MoO4₂- + 4H₂O; (3.66)

- для кальцію і свинцю

МеМоO₄ + 2NH₄OH = Me(OH)₂ + 2NH₄+ + MoO₄₂; (3.67)

- мідь і залізо осаджують сірчистим амонієм з розчину, у якому близько 2 моль/л надлишкового NH₃ і близько 3 моль/л NH₄. Сульфіди міді і заліза осаджуються з суміші аміачних комплексів, серед яких переважають тетрамінні:

Сu (NH₃)²⁺ + S^2- = CuS + 4 NH₃, (3.68)

Fe(NH₃)²⁺ + S^2- = FeS + 4NH₃, K = 4·1013. (3.69)

Повнота осадження домішок повинна бути високою, проте слід уникати забруднень сіркою, надлишок (NH₄)₂S зв'язують, додаючи свіжий розчин, від чого залишкові концентрації міді, заліза і цинку збільшуються. Очищення проводять у сталевих гумованих чанах з мішалками.

Для кристалізації парамолібдату амонію (NH₄)_6· 4H₂O)потрібне молярне відношення NH₃ : МоО₄ = 6 : 7, а в очищеному розчині воно більше 2:1 при концентрації МоО близько 1 моль/л.

Нейтралізація частини аміаку соляною кислотою дає краще витягання, ніж пряме випаровування, і досить чистий продукт, в якому заліза менше 0,05%, а інших домішок сумарно не більше 0,015%.

Паромолібдат прожарюють у човниках з нержавіючої сталі в електричних печах з коробчастим муфелем при температурі 500°С. Човники поступово просувають в зони високих температур.

Застосовують також трубчасті печі, що обертаються, з трубою з нержавіючої сталі, що обігріваються електрикою.

Техніко-економічні показники аміачного способу, включаючи переробку відходів, в основному залежать від ціни сировини, яка становить більше 90% собівартості. Витягання з концентрату в парамолібдат амонію 93-96% залежить від якості концентратів і культури виробництва. Найбільші втрати (2-6%) припадають на очищення розчинів і кристалізацію. Втрати при відновленні близько 1%.