Физико-химические и технологические основы переработки низкосортного молибденового сырья на основе электроплавки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.03, кандидат технических наук Урбазаева, Светлана Даниловна

• Урбазаева, Светлана Даниловна
• кандидат технических наук
• 2000

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физико-химические и технологические основы переработки низкосортного молибденового сырья на основе электроплавки»

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕ -РЕРАБОТКИ МОЛИБДЕНОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ литературный обзор)

1.1. Гидрометаллургические способы разложения мо-либденитовых концентратов

1.1.1. Кислотные способы

1.1.2. Щелочные способы

1.1.3. Окисление растворами гипохлорита натрия

1.2. Комбинированные схемы переработки молибденовых концентратов

1.2.1. Спекание молибденовых промпродуктов с содой

1.2.2. Электротермический способ разложения низкокачественных молибденовых концентратов

1.2.3. Технологические исследования переработки молиб -деновых руд Бурятии

Выводы

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Геологическая характеристика молибденовых месторождений Бурятии, их минералогический состав

2.2. Методы исследований

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛИКВАЦИОН-НОЙ ПЛАВКИ

3.1. Расслаивание в неорганических системах

3.2. Изоморфизм и твердые растворы Ма2804-Ма2Мо04

3.3. Термодинамический анализ реакций образования молибдата натрия

3.4. Изучение кинетики взаимодействия молибденитового концентрата с содой в процессе электротермической ликвационной плавки

Выводы

ПОЛУЧЕНИЕ ТРИСУЛБФИДА МОЛИБДЕНА

4.1. Выделение трисульфида молибдена из растворов

4.2. Синтез тиосолей молибдена и их некоторые физико-химические свойства

4.3. Получение трисульфида молибдена из рудного материала Выводы 3

Глава 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ЛИКВАЦИОННОЙ ПЛАВКИ 89

5Л. Исследование ликвационной плавки низкокачествен ных молибденитовых концентратов с сульфатом 89 натрия

5 Л Л. Экспериментальные исследования ликвационной плавки на примере Жарчихинского месторождения 90 5Л.2. Экспериментальные исследования ликвационной плавки на примере Колобковского месторождения 99 5Л.З. Экспериментальные исследования ликвационной плавки медно-молибденового концентрата комбината Эрдэнэт ' 107 5.2. Полупромышленные испытания и технико-экономическая оценка разработанной технологии 114 Выводы 120 Заключение 121 Литература 123 Приложения 132

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Молибден относится к важным стратегическим металлам и находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. В связи с этим производство и потребление молибдена всегда будет неуклонно возрастать.

Главной технологической задачей в производстве редких металлов, является концентрирование металла, его отделение от сопутствующих компонентов.

Существующие в настоящее время классические (традиционные) приемы переработки ориентированы, в основном, на богатое сырье. Бедные и труднообогатимые молибденовые руды почти не перерабатываются, так как до сих пор нет для них рациональной технологии. Крупные запасы таких руд открыты в Бурятии (Мало-Ойногорское, Жарчихинское, Колобковское). Лабораторные и опытно-полупромышленные испытания на обогатимость показали низкую эффективность их флотационного обогащения, особенно на стадиях доводки. В большинстве случаев получаются без особых трудностей черновые молибденовые концентраты с содержанием молибдена 1,5-2% при извлечении 90-95%. При дальнейшей доводке указанных концентратов резко увеличиваются потери молибдена.

В связи с этим актуальной проблемой остается переработка бедных и труднообогатимых молибденовых руд Забайкалья. Одним из направлений в решении данной проблемы является разработка химико-металлургических технологий, основанных на селективном разделении компонентов сырья [12]. Примером такого подхода к проблеме является разработка процессов получения искусственного сырья, удовлетворяющего требованиям сложившихся технологических схем переработки рудных концентратов. Такое направление позволит сократить обогатительный передел за счет вывода нестандартных промпродуктов при небольших потерях металла и сконцентрировать его методом электротермической ликвационной плавки с содой или сульфатом натрия [3-8]. 5

Исследования проводились в лаборатории химии и технологии минерального сырья Бурятского института естественных наук СО РАН и Байкальского института природопользования СО РАН в соответствии с планом научно-исследовательских работ "Создание научных основ и разработка высокоэффективных химико-металлургических процессов переработки минерального и вторичного сырья" № государственной регистрации 01.9.80009896, разделом программы "Сибирь", подпрограммы "Цветные металлы и агроруды Бурятии" на 1986-1990 г, а также с планом научного сотрудничества между Российской Академии наук и Академии наук Монголии по темам 5.6(2) "Научные основы комплексной переработки руд редких и цветных металлов" (1986-1995 г) и 3.5.4 (3) "Физико-химическая основа переработки руд редких и цветных металлов методом пирометаллургии" (19952000 г).

Цель работы. Исследование физико-химических и технологических основ ликвационной плавки низкокачественных молибденовых концентратов, разработка технологии переработки труднообогатимого молибденового сырья.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

- изучение физико-химических основ процесса электротермической плавки низкокачественных молибденовых концентратов с содой или сульфатом натрия;

- исследование выделения молибдена в виде тиосолей с получением трисульфида молибдена;

- выбор оптимальных условий проведения процесса разложения низкокачественных молибденовых концентратов с содой или сульфатом натрия;

- проведение пилотных испытаний и технико-экономическая оценка разработанной технологии.

В работе использованы формальные термодинамические и кинетические методы с привлечением химико-аналитического, минералогического, 6 дифференциально-термического, рентгенофазового анализов, методы математического планирования эксперимента.

Научная новизна.

Впервые методом электротермической ликвационной плавки низкокачественных молибденовых концентратов с сульфатом натрия получен искусственный концентрат, представляющий собой твердый раствор сульфата и молибдата натрия.

Установлено, что ликвация в силикатных системах происходит при структурировании силикатных расплавов, сопровождающееся вытеснением солевых компонентов.

Дана термодинамическая оценка взаимодействия молибденита и основных сопутствующих минералов в интервале температур 773-1473 К. Показано, что наибольшая убыль свободной энергии Гиббса, характерна для реакций образования молибдата и сульфата натрия.

Исследованы кинетические особенности взаимодействия молибденита с сульфатом натрия. Установлено, что взаимодействие протекает по двум механизмам: кинетическому и диффузионному.

Впервые разработан способ выделения молибдена из низкокачественных концентратов в расплаве в виде тиосолей с последующим получением трисульфида молибдена без применения растворов сульфида натрия или аммония.

Практическая значимость.

Разработаны технологические схемы переработки труднообогатимых молибденовых руд Мало-Ойногорского, Жарчихинского, Колобковского месторождений Бурятии, флотацией из которых в кондиционные концентраты молибден почти не извлекается или извлекается лишь на 20-30%. По разработанной технологии извлечение молибдена в готовый триоксид молибдена составляет 85-90%. Использование технологии позволит увеличивать запасы молибденовых руд, благодаря вовлечению в переработку бедно7 го и труднообогатимого сырья (метаморфизованных, осланцеванных и окисленных руд).

Разработанная технологическая схема переработки труднообогати-мых молибденовых руд обеспечивает комплексное использование сырья, отвечает требованиям охраны окружающей среды, что весьма актуально для Байкальского региона.

Положения, выносимые на защиту:

- получение искусственного молибденового сырья на основе электротермической ликвационной плавки низкосортного молибденового сырья с содой или сульфатом натрия;

- результаты термодинамических и кинетических расчетов процесса сплавления низкосортного молибденового сырья с содой или сульфатом натрия;

- результаты экспериментальных исследований выделения трисульфи-да молибдена без применения растворов сульфида натрия или аммония;

- оптимизация процесса разложения низкосортного молибденового сырья с содой или сульфатом натрия;

- разработка принципиальной технологической схемы переработки труднообогатимого и низкосортного молибденового сырья. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на V Всесоюзном совещании по химии и технологии молибдена и вольфрама, Улан-Удэ, 1983 г., Всесоюзном научно- техническом совещании "Интенсификация процессов вскрытия и выщелачивания при переработке трудноперерабатываемого сырья цветных и редких металлов", Новосибирск, 1984 г., Всесоюзной конференции "Горнодобывающие комплексы Сибири и их минерально-сырьевая база", Улан-Удэ, 1990г., IV Всесоюзном совещании по химии и технологии халькогенов и халькогени-дов, Караганда, 1990 г., научно-практической конференции "Природные сис

Заключение диссертации по теме «Металлургия цветных и редких металлов», Урбазаева, Светлана Даниловна

ВЫВОДЫ

В настоящее время отсутствуют эффективные способы переработки окисленных и метаморфизованных (ороговиковые сланцы) молибденовых руд. Вследствие этого руды из участков и зон с промышленным оруденением оказываются забалансовыми.

Разработан новый способ переработки подобных руд, который основан на получении сульфатомолибдатного расплава и дальнейшей его переработки с получением триоксида молибдена (химического молибденового концентрата) через трисульфид молибдена.

Установлены оптимальные условия ликвационной плавки низкокачественных молибденовых концентратов Жарчихинского, Колобковского и медно-молибденового концентрата месторождения Эрдэнэт от состава шихты, температуры и продолжительности процесса. Показано, что наиболее существенное влияние на извлечение молибдена оказывает температура и состав исходной шихты. Построены поверхности отклика с оптимумом.

Восстановительная плавка молибденсодержащего сульфата осуществляется в присутствии угля при температуре 1173 К в течение 15 мин. Трисульфид молибдена осаждается 10-15%-ным раствором серной кислоты. При прокаливании трисульфида молибдена при температуре 723 К в течение часа получен триоксид молибдена.

Проведены полупромышленные испытания и дана технико-экономическая оценка применения разработанной технологии. Выход молибденсодержащего сульфата натрия составил 39,78%, силикатного шлака 60,24% с извлечением молибдена в сульфат натрия 97,93%. Из 1 тонны молибденового концентрата получено 13 кг триоксида молибдена и 805 кг сульфата натрия. Ориентировочная прибыль от применения данной технологии составила 12 млн. 49 тыс. рублей в год.

121