钼酸铵研究进展
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2024-11-25
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我国相资源十分丰富,是我国六大优势矿产资源之一。同时也是铝资源生产大国和贸易大国,在国际上具有重要的地位。为此,高度重视我国钼资源的安全,合理开发利用钼产,我国仍有约30%的生产厂家使用传统工艺生产,多为一些小厂,大约有50%左右使用改进型传统工艺生产,20%左右采用氧压煮和碱压煮法生产;国外一般采用加压碱浸、萃取或离子交换法等先进工艺,生产过程中产生的氨气、酸气多数未回收利用,且污染环境,而国外一般对氨气和酸气均回收处理再用。
我国相资源十分丰富,是我国六大优势矿产资源之一。同时也是铝资源生产大国和贸易大国,在国际上具有重要的地位。为此,高度重视我国钼资源的安全,合理开发利用钼产,我国仍有约30%的生产厂家使用传统工艺生产,多为一些小厂,大约有50%左右使用改进型传统工艺生产,20%左右采用氧压煮和碱压煮法生产;国外一般采用加压碱浸、萃取或离子交换法等先进工艺,生产过程中产生的氨气、酸气多数未回收利用,且污染环境,而国外一般对氨气和酸气均回收处理再用。目前市场上销售的钼酸铵主要以七钼酸铵(AHM)、二钼酸铵(ADM)和β型四钼酸铵为主,尤其是七钼酸铵的水溶性好,二钼酸铵成份单一,粒度均匀,流动性好,受到普遍青睐。
1、钼酸铵制取
生产钼酸铵常用钼精矿焙烧-硝酸浸洗-氨水浸出-净化-加酸沉淀或蒸发结晶工艺。以钼精矿作为原料,对钼精矿生产钼酸铵进行了试验研究,得到最佳的工艺条件为:焙烧:时间2.4h,湿度636℃;浸出时间为3.69h,温度91.1℃;净化:硫化铵加入量为理论加入量的1.05倍;沉淀:pH=7.5时,加入氯化铵反应30min后加硫酸,反应终点pH=0.5;氨溶:温度80~90℃,四钼酸铵量呈饱合状态,以非晶态钼矿石为原料,对非晶态钼矿石制备钼酸铵进行了研究,通过破碎、磨矿、氧化焙烧、碳酸钠溶液浸取、氯化铵析出、过滤洗涤、干燥等得到钼酸铵产品,钼含量接近60%。
1.1 七钼酸铵(AHM)
七钼酸铵又名仲钼酸铵,将四钼酸铵溶于氨水中,形成钼酸铵溶液,待溶液清亮透明后过滤,通过氨溶重结晶,达到净化除杂的目的,分离出的结晶物经晾晒或低温烘干即可获得试剂及七钼酸铵产品。影响形成仲钼酸铵晶型及纯度的主要因素有溶液密度、pH值及温度。溶液密度过低不能形成七钼酸铵晶形,密度过高则难于过滤;pH值及温度过低,溶液达不到适当密度:反之,影响产品纯度和澄清度。同时,氨溶最佳终点条件为:密度1.40~1.45g/cm³,pH值6.0~7.0,温度75~85℃。
钼酸铵质量的优劣关系到钼生产的最终产品的性能。对七钼酸铵质量进行了试验研究,通过控制七钼酸铵结晶的搅拌转数和烘干工艺条件,使四水七钼酸铵转变成了一水七钼酸铵,提高了七钼酸铵的质量。考虑改进干燥的方式,经微波干燥90s,仲钼酸铵的脱水率为99.98%,并通过实验得出微波干燥的主要因素为干燥时间。
1.2 β型四钼酸铵(β-AQM)
四钼酸铵有水合型、无水α型、无水β型和微粉型几种晶形。酸沉法生产的四钼酸铵晶体在干燥前基本上都是以水合四钼酸铵形态存在,它是一种亚稳态晶体,在结晶过程、过滤洗涤和干燥过程中随时都可能失去结晶水,转变成α型和β型四钼酸铵。α型四钼酸铵加工性能差,其生产出的钼粉易勾挂,不利于过筛。β型四钼酸铵生产出来的钼粉呈藕片状,易筛分,加工性能优越。
1.3 二钼酸铵(ADM)
二钼酸铵的生产与仲钼酸铵相似,都是通过钼酸铵溶液蒸发结晶制取的,但控制条件有不同。一般而言,生产二钼酸铵需要在较高的钼酸铵浓度,氨钼比(NH₃:Mo)为1:1或更高。二钼酸铵生产主要的影响因素有钼酸铵溶液浓度、PH值、搅拌速度、蒸发温度与时间等。在钼酸钕溶液密度为1.3~1.35g/cm³、pH值8~9较低的蒸发温度及较长的蒸发时间等条件下,可获得纯的二钼酸铵品体,该晶体颗粒粗大均匀。
为了生产出品型规则、粒度均匀和纯度高的二钼酸铵,首先是将四钼酸铵和氨水加入70℃的纯水中,得到含MoO₃400g/L、pH值为5.5~6.5的钼酸铵溶液,加热至80~90℃,过滤,滤液再放入结晶釜中,搅拌,待溶液中出现少量二钼酸铵晶体时开始冷却,冷却至室温,即可析出二钼酸铵晶体。
针对目前国内传统设备结构不合理,易造成产品晶型不一致的缺陷,改造传统设备对提高二钼酸铵产品质量有很大的影响。影响ADM的粒度分布的因素有溶液浓度、蒸发温度、冷却降温速度、杂质、蒸发浓缩过程中罐壁上形成的固体物、结晶过程中搅拌速度等。因此,改造蒸发罐结构可调整控制产品粒度,使产品品型一致、粒度分布均匀。
为了得到规则大粒径的二钼酸铵,人们对规则大晶体二钼酸铵的生产实践进行了研究,提出加入品种和控制蒸发速率等措施可以得到规则大粒度的二钼酸铵。
2、钼酸铵废液治理
在钼酸铵生产中,必然会产生一些废液需要处理。含有硫酸的废水可用石灰中和处理后达到排放的标准;萃取方法回收酸沉母液中的铝,再用氨水中和萃余液,浓缩结晶后可制取氯化铵作为肥料[10]。目前处理铝酸铵酸性废水回收铝的主要方法有中和水解法、硫化沉淀法、活性碳吸附法等[10],可有效的达到污水的排放标准,但存在试剂消耗大、产生的废渣易造成环境二次污染等问题。对于钼酸铵生产废水的治理不能仅考虑末端治理达标排放,而是要采用综合治理方案回收和利用其中钼元素和铵盐,有人采用离子交换法综合处理钼酸铵生产废水。结果显示,废水中钼的回收率达86%~92%,硝酸铵纯度达99%以上,其余重金属的去除率高于98%,具有良好的环境效益和经济效益。考虑到单一的离子交换法处理钼酸铵生产废水不能有效的实现钼资源的回收,有人认为较理想的处理钼酸铵生产废酸液的工艺流程应为过滤、离子交换、中和和沉淀。
3、展望
与国外相比,国内的钼酸铵产品质量不稳定,杂质含量超标,产品品种规格不齐全。目前国内生产ADM、AHM的厂家均采用传统的间歇式生产方式,采用蒸发结晶的方法生产。在蒸发结晶过程中,由于传统蒸发结晶的设备结构不合理,而且传统粉末态二钼酸铵由于成核过饱和度高和或核建率过大容易团聚,造成产品粒度分布过宽,不均匀,产品质量与国外同类产品还存在着较大的差别,因此改造传统设备。提高ADM、AHM产品质量是目前国内各ADM、AHM生产厂家的首要任务。同时,建议政府加大对企业的支持力度,促进企业加快技术进步和环境的治理保护,建议企业自身积极开展产学研模式,开发高科技相产品
钼酸铵,萃取,离子
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