CN103194623B - 一种钼精矿提纯方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于有色金属提纯除杂技术领域，具体涉及一种钼精矿提纯方法及装置。提出的钼精矿提纯方法，在真空条件下采用微波加热干燥脱油、微波加热杂质变性来提纯钼精矿，方法包括：第一步，采用微波加热在200~400℃对钼精矿原料进行干燥脱油，脱去的油进入换热系统降温液化，并自液体油出口收集流出的油；第二步，当液体油出口无油流出后，继续微波加热升温至535~700℃，保温1~6小时，使钼精矿原料中的铁杂质变性。提出的钼精矿提纯装置包括有加热炉炉体、载料系统、换热系统、真空系统及电气系统。本发明工艺流程先进，具有灵活性；简化工艺过程，提高生产效率；设备结构合理，适合大批量作业，降低了电耗；实现浮选油的回收利用；真空密闭作业，物料无损失。

Description

一种钼精矿提纯方法及装置

技术领域

本发明涉及有色金属提纯除杂技术领域，具体涉及一种钼精矿提纯方法及装置。

背景技术

二硫化钼是一种良好固体润滑剂，具有优良的耐真空、耐高温、抗压和稳定的化学性能等特性，广泛应用于航天、航空、化工、冶金等行业。

目前，常采用天然法制备二硫化钼，首先将天然辉钼矿粗选产出钼粗精矿，钼粗精矿分段再磨多级精选得到钼精矿，然后以高品质钼精矿为原料，经脱油、化学浸出等除杂提纯流程得到不同纯度的二硫化钼。

在制备二硫化钼过程中，经精选获得的钼精矿一般含有5~6%的水分和浮选油剂，特别是煤油和松醇油，如不脱油直接进行化学浸出，浮选油剂不但不能有效回收，而且影响化学浸出效率，造成排放污染，因此在化学浸出前有必要对钼精矿进行干燥脱油，脱除的油返回精选流程利用，以实现资源再利用。在常规的除杂脱油流程中，可采用有机溶剂除油的物理除油法，也可采用浸渍的化学除油法，但由于钼精矿粒度较小，脱油过程中使用的有机溶剂或浸渍剂难以除净，而且这些除油方法都可能引入新的杂质成分，造成新的污染，得到的油也难以返回精选再利用。由于煤油和松醇油在400℃以下即可达到饱和蒸汽压变成油气逸出实现分离，因此可以采用蒸发的方法对钼精矿进行干燥脱油。

此外，在钼精矿中含有1~2%Fe，其中部分以磁黄铁矿（FeS）形式存在，部分以黄铁矿（FeS₂）形式存在，在化学浸出过程中，FeS因能溶于酸发生下述反应：FeS+2HCl→ FeCl₂+H₂S↑，因此磁黄铁矿中的Fe可以同Ca、Cu、Pb、SiO₂等不具润滑性能的杂质组分一起用化学物质浸出并分离除去；相反，FeS₂在酸中因具有化学稳定性，不能通过化学浸出手段除去，影响了产品二硫化钼的纯度。所以，在将钼精矿进行化学浸出前，还有必要对钼精矿中的FeS₂成分进行处理，使其中的FeS₂转化为可酸溶的FeS，其反应为：FeS₂→FeS+S，反应在真空条件下进行，硫（S）以蒸汽形式分离出去，此过程即称为杂质变性；已有研究发现，钼精矿提纯过程中杂质变性的温度在535℃以上。

在以往的提纯除杂过程中，钼精矿的干燥脱油和杂质变性常常分别进行，即采用常规加热或者电磁感应加热等加热手段先对钼精矿进行干燥脱油，分别收集油剂和脱油钼精矿，然后将脱油的钼精矿置于真空条件下进行杂质变性，以提纯钼精矿。这种常规处理方法存在的问题有：1、干燥脱油过程中，因非密闭操作必然会产生物料损失；2、干燥脱油后的钼精矿需先冷却至常温下再置于真空条件下加热变性，中间的出料又装料处理过程烦琐，产生人力物力消耗；3、由于实践操作中处理量巨大，设备庞大，而铁杂质成分含量低（一般在1%以下），杂质变性成本较高，有时企业干脆不进行杂质变性而直接进行化学浸出，只能得到掺有FeS₂的纯度略低的二硫化钼，影响了销售价格和市场竞争力。

钼精矿的主要成分是二硫化钼，二硫化钼为良好吸波性物质，可以利用微波来加热钼精矿进行提纯，由于微波加热具有很强的穿透作用，达到物料内部使得物料内部温度迅速上升，从而使内部的成分自由释放而达到去除或提取成分的目的，可以极大提高反应速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种钼精矿提纯方法，利用钼精矿中二硫化钼能吸收微波能的特点，在真空条件下采用微波加热干燥脱油、微波加热杂质变性来提纯钼精矿；本发明还提供了一种实现上述方法的装置；本发明工艺流程先进，并具有灵活性；简化工艺过程，提高生产效率；设备结构合理，适合大批量作业；降低了电耗；实现浮选油的回收再利用；真空密闭作业，物料无损失。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种钼精矿提纯方法，在真空条件下采用微波加热干燥脱油、微波加热杂质变性来提纯钼精矿，方法包括：第一步，采用微波加热在200~400℃对钼精矿原料进行干燥脱油，脱去的油进入换热系统降温液化，并自液体油出口收集流出的油；第二步，当液体油出口无油流出后，继续微波加热升温至535~700℃，保温1~6小时，使钼精矿原料中的铁杂质变性。

所述的钼精矿提纯方法，当液体油出口无油流出后，先保温2~15小时，再继续微波加热升温，以提高干燥脱油率。

所述的钼精矿提纯方法，在微波加热干燥脱油及微波加热杂质变性过程中均采用搅拌装置翻转物料，使钼精矿受热均匀，以缩短干燥脱油及杂质变性时间。

本发明同时提供了一种钼精矿提纯装置，其特征在于：

所述钼精矿提纯装置包括有加热炉炉体、载料系统、换热系统、真空系统及电气系统；

所述加热炉炉体为卧式金属圆筒，在加热炉炉体尾端设置加热炉后炉门，在加热炉炉体顶部设置若干组微波发生器，每个微波发生器均包括电连接的磁控管、二级管、变压器及波导，在加热炉炉体侧壁间隔设置2~4个气体出口；

所述载料系统包括有水平料仓、轨道和加热炉前炉门，所述水平料仓前端连接于加热炉前炉门上，所述的加热炉前炉门为与加热炉炉体分体设置，且可相对于加热炉炉体移动的结构；

所述换热系统包括有壳体、上封头、下封头、换热管、油气进口液体油出口、冷却介质进口、冷却介质出口及抽真空口；所述冷却介质进口、冷却介质出口与换热管连通；油气进口与加热炉炉体的气体出口连通，抽真空口与真空系统连通；

所述电气系统设置电气柜和PLC可编程序控制系统。

所述载料系统设有搅拌装置，所述搅拌装置包括有搅拌电机和搅拌轴，所述的在搅拌轴上固定有叶片，所述搅拌轴延伸到水平料仓内并贯通水平料仓，采用搅拌装置翻转物料，可以使钼精矿受热均匀，缩短提纯时间。

所述的叶片为双螺旋搅拌叶片，螺旋搅拌叶片的巨大搅拌力可以在短时间内实现钼精矿的剧烈充分搅拌，保持物料在料仓内成沸腾状态，利于钼精矿受热均匀，快速实现干燥脱油和杂质变性。

所述水平料仓内侧具有由二氧化硅烧结陶瓷制成的内衬，以保护水平料仓的金属表面，防止物料粘结，并具有保温作用。

所述的加热炉前炉门放置在带滑轮的支架，对应所述的滑轮设置有供其滑动的轨道，以使加热炉前炉门可相对于加热炉炉体移动。

所述微波发生器的二级管、变压器及波导集中放置在所设置的保护罩内，所述微波发生器的磁控管与其对应的二级管、变压器及波导通过高压电路连通，这样可避免微波发生器的二级管、变压器及波导这些电器元件与工作环境中的酸性或碱性氛围接触腐蚀，延长设备使用寿命。

本发明的钼精矿提纯方法及提纯装置中，加热炉后炉门、微波发生器的电源、加热炉炉体内的测温热电偶、轨道均通过管线与电气柜连通，通过PLC可编程序控制系统，载有物料的水平料仓通过滑轮在轨道上移动并与加热炉炉体进行分体或组合，组合时经法兰密封连接后，水平料仓即置于加热炉炉体的密闭腔体中，开启微波加热，钼精矿物料不断吸收微波能并快速升温，加热炉炉体内的测温热电偶不断向电气系统反馈炉内温度情况，在微波加热及真空系统的作用下，物料内的浮选油剂不断变成蒸汽从加热炉炉体侧壁的气体出口流出，进入换热系统内降温液化成为液体油，从液体油出口收集，收集的油可返回浮选流程进行回用；当液体油出口无油流出后，干燥脱油流程结束，继续微波加热使钼精矿物料升温至铁变性温度，进行铁杂质变性，产生的硫蒸汽则进入换热系统冷却收集下来。

此外，本发明的钼精矿提纯方法中，可根据生产实践中需要提纯的钼精矿原料中的油剂含量情况、铁杂质含量情况合理调整干燥脱油及杂质变性时间，当钼精矿干燥至油剂含量很低的情况下，油气蒸发很慢，可以先保温一段时间，待干燥脱油相对彻底后再开始加热升温进行杂质变性。

本发明提出的钼精矿提纯方法及装置，采用上述技术方案，产生以下有益效果：

第一，工艺流程先进，并具有灵活性

本发明利用钼精矿中二硫化钼能吸收微波能的特点，真空环境下采用微波加热，钼精矿中的浮选油剂在较低蒸汽压下即蒸发成为气态油气，经换热系统分离脱去；脱油后的钼精矿不需要降温和重新出料、装料，而是继续加热至杂质变性温度下进行变性改质，实现了干燥脱油和杂质变性的有机结合，工艺流程先进；而且，在提纯过程中，可根据钼精矿中含油量情况、铁杂质比例情况调整干燥脱油流程或杂质变性流程的时间，对铁杂质含量极低不必进行变性改质的钼精矿原料，也可以仅进行干燥脱油提纯流程，可根据原料及生产情况灵活选择；

第二，简化工艺过程，提高生产效率

本发明将以往分别进行的钼精矿的干燥脱油和杂质变性流程有机结合起来，在一套提纯设备中仅通过调整微波加热温度、真空度等参数即实现了脱油和杂质变性，简化了工艺过程，减少了微波干燥后原料降温损失、减少了中间出料再装料的烦杂作业过程造成的人力物力投入和作业时间，从而提高了生产效率；

第三，设备结构合理，适合大批量作业

本发明的提纯设备包括有加热炉炉体、载料系统、换热系统、真空系统及电气系统，通过在加热炉炉体上设置微波发生器，在载料系统设水平料仓及搅拌装置等结构，使提纯过程中在微波加热的同时进行物料搅拌翻转，均匀受热，蒸发的油气及变性改质产生的硫蒸汽均通过气体出口排出加热炉，加快干燥脱油及变性改质过程，设备结构合理，载料系统设置的轨道及搅拌装置，使每批次处理量可以在3吨及以上，适合有色金属产业大批量作业的现状，提高作业效率；

第四，本发明利用了二硫化钼的良好吸波特性，在操作过程中，钼精矿物料中的二硫化钼不断吸收微波能并快速升温，物料从自身内部发热，炉体本身不发热，降低了电耗；

第五，本发明实现了浮选油剂的回收再利用；

第六，本发明采用真空密闭作业，使物料损失降至最低。

附图说明

图1为本发明的钼精矿提纯设备总体结构示意图；

图2为图1的钼精矿提纯设备中加热炉炉体及载料系统分体状态下A向视图；

图3为图1的钼精矿提纯设备中加热炉炉体及载料系统组合状态下A向视图；

图4为图3中C-C向视图；

图5为图1的钼精矿提纯设备中加热炉炉体及载料系统组合状态下B向视图。

图中：10、加热炉炉体，11、微波发生器，12、加热炉前炉门，13、搅拌电机，14、观察窗，15、支架，16、轨道，17、加热炉后炉门，18、管路Ⅰ，19、管路Ⅱ，20、换热系统，21、壳体，22、油气进口，23、下封头，24、冷却介质出口，25、上封头，26、抽真空口，27、冷却介质进口，28、液体油出口，29、管路Ⅲ，30、真空系统，31、搅拌轴，32、滑轮，33、水平料仓，34、气体出口，35、叶片，36、法兰，37、电气柜，38、内衬。

具体实施方式

以下结合附图及实施例详细说明本发明的技术方案，但本发明的技术方案包括但不限于此。

如图1所示，本发明的钼精矿提纯设备包括加热炉炉体10、载料系统、换热系统20、真空系统30及电气系统，其中加热炉炉体10及载料系统分体状态下A向视图如图2所示，设备具体结构为：

加热炉炉体10为卧式金属圆筒，尾端设椭圆形加热炉后炉门17，本实施例中，在加热炉炉体10顶部设置4组、每组9个微波发生器11，每个微波发生器11均包括电连接的磁控管、二级管、变压器及波导，微波发生器总功率为72KW；在加热炉炉体10顶壁上设有与微波发生器11的磁控管对应的开口，在开口处磁控管与加热炉炉体10用螺栓连接并采用聚乙烯垫密封；在加热炉炉体内不同位置设置8个热电偶，以便对炉内温度情况进行监测和控制；

载料系统包括有水平料仓33、轨道16、加热炉前炉门12及搅拌装置，水平料仓33前端焊接于加热炉前炉门12上，加热炉前炉门12与加热炉炉体10分体设置，加热炉前炉门12放置在带滑轮32的支架15上，滑轮32设置有供其滑动的轨道16，使加热炉前炉门12可相对于加热炉炉体10移动；搅拌装置包括搅拌电机13、搅拌轴31，在搅拌轴31上固定有叶片35，搅拌轴31与加热炉前炉门12的连接处设有机械密封件进行轴密封，以防止工作状态下工作空间的空气向加热炉炉体内泄露；在加热炉前炉门12上设有观察窗14，便于观测加热炉内生产情况；

换热系统20包括有壳体21、上封头25、下封头23、换热管、油气进口22、液体油出口28、冷却介质进口27、冷却介质出口24及抽真空口26，其中冷却介质进口27、冷却介质出口24与换热管连通；油气进口22通过管路Ⅱ19、管路Ⅰ18与加热炉炉体10连通，抽真空口26通过管路Ⅲ29与真空系统30连通；

电气系统设有电气柜37及PLC可编程序控制系统，本实施例中，加热炉后炉门17、微波发生器11的电源、加热炉炉体10内的测温热电偶、搅拌装置均通过相应的管线与电气柜37连通，通过PLC可编程序控制系统进行控制。

图3所示为图1的钼精矿提纯设备中加热炉炉体10及载料系统组合状态下A向视图，图4为图3中C-C向视图，如图3及图4，组合状态下加热炉前炉门12与加热炉炉体10通过法兰36密封连接，使加热炉成为密闭腔体，水平料仓33位于加热炉腔体中，搅拌轴31延伸到水平料仓33内并贯通水平料仓33前后；本实施例中，叶片35为双螺旋叶片，以强化搅拌效果；水平料仓33内壁设有二氧化硅烧结陶瓷制成的内衬38，以保温并保护水平料仓33。

图5为图1的钼精矿提纯设备中加热炉炉体10及载料系统组合状态下B向视图，如图5所示，在加热炉炉体10侧壁间隔设有3个气体出口34；气体出口34分别经管路Ⅰ18、管路Ⅱ19与换热系统20的油气进口22连通。

实施例1：

原料：钼精矿，化学成分见表1。

表1钼精矿的化学成分（wt%）

Mo	SiO2	As	Sn	P	Cu	Pb	CaO	Fe	油水
										47	11.0	0.06	0.05	0.04	0.26	0.31	2.50	0.95	5.42

设备：总体结构如图1，加热炉炉体直径1.8m，长6.2m，料仓长6m，微波发生器为4组，总功率72KW，在加热炉前炉门、后炉门均设有观察窗，电气控制系统设在电气柜中，控制微波加热、控制加热炉前炉门及料仓与加热炉炉体分体或组合；换热系统采用循环水作换热介质。

采用图1所示提纯设备进行钼精矿干燥脱油和杂质变性的具体生产流程如下：

1、装载物料：将原料钼精矿装入水平料仓中；

2、组合：开启电气系统，滑轮带动支架上的加热炉前炉门及水平料仓进入加热炉炉体内，法兰密封；

3、干燥脱油：微波发生器开始工作，同时开启搅拌装置、换热系统和真空系统，使加热炉内钼精矿不断翻转并加热升温，当温度升高至油剂蒸发温度时，钼精矿中的油剂开始蒸发并不断进入换热系统换热，从液体油出口流出收集，当液体油出口无油流出后，保温约2.5小时，完成干燥脱油，收集的油返回浮选流程回用；

4、杂质变性：微波发生器继续升温，至原料中铁杂质变性温度开始杂质变性，分解产生的硫蒸汽进入换热系统冷却下来，杂质变性结束后，微波发生器停止工作；

5、分体：停止真空系统、换热系统及搅拌装置，将物料冷却至室温后，滑轮带动支架上的加热炉前炉门及料仓与加热炉炉体分体；

6、卸料：卸去料仓内脱油改性后的钼精矿，物料引入后续化学浸出除杂流程；切换换热系统的换热介质为120℃的导热油使硫液化，从液体油出口收集液硫。

经过近一年的现场生产实践表明，采用本发明的钼精矿提纯方法，处理一炉3吨的钼精矿，可使钼精矿中油剂含量降低至0.05%，经杂质变性及化学浸出后的铁含量在0.20%以下，产品质量提升，市场竞争力大大增加，而电耗则比采用常规感应加热降低了28%以上，提高了企业的经济效益。

需要说明的是：本说明书中所提及但未详述的设备均采用所述领域的现有设备，只要能实现本发明中所述的功能即可。

Claims (8)

1.一种钼精矿提纯方法，真空条件下，采用微波加热，首先在200~400℃对钼精矿原料进行干燥脱油，脱去的油进入换热系统降温液化，并自液体油出口收集流出的油，其特征在于：当液体油出口无油流出后，先保温2~15小时，再将脱油钼精矿继续微波加热升温至535~700℃，保温1~6小时，使钼精矿原料中的铁杂质变性。

2.根据权利要求1的一种钼精矿提纯方法，其特征在于：在微波加热干燥脱油及微波加热杂质变性过程中均采用搅拌装置翻转物料。

3.一种实施权利要求1所述钼精矿提纯方法的钼精矿提纯装置，其特征在于：

所述钼精矿提纯装置包括有加热炉炉体（10）、载料系统、换热系统（20）、真空系统（30）及电气系统；

所述加热炉炉体（10）为卧式金属圆筒，在加热炉炉体（10）尾端设置加热炉后炉门（17），在加热炉炉体（10）顶部设置若干组微波发生器（11），每个微波发生器（11）均包括电连接的磁控管、二级管、变压器及波导，在加热炉炉体（10）侧壁间隔设置2~4个气体出口（34）；

所述载料系统包括有水平料仓（33）、轨道（16）和加热炉前炉门（12），所述水平料仓（33）前端连接于加热炉前炉门（12）上，所述的加热炉前炉门（12）为与加热炉炉体（10）分体设置，且可相对于加热炉炉体（10）移动的结构；

所述换热系统（20）包括有壳体（21）、上封头（25）、下封头（23）、换热管、油气进口（22）、液体油出口（28）、冷却介质进口（27）、冷却介质出口（24）及抽真空口（26）；所述冷却介质进口（27）、冷却介质出口（24）与换热管连通；油气进口（22）与加热炉炉体（10）的气体出口（34）连通，抽真空口（26）与真空系统（30）连通；

所述电气系统设置电气柜（37）和PLC可编程序控制系统。

4.根据权利要求3的一种钼精矿提纯装置，其特征在于：所述载料系统设有搅拌装置，所述搅拌装置包括有搅拌电机（13）和搅拌轴（31），所述的搅拌轴（31）上固定有叶片（35），所述搅拌轴（31）延伸到水平料仓（33）内并贯通水平料仓（33）。

5.根据权利要求4的一种钼精矿提纯装置，其特征在于：所述的叶片（35）为双螺旋搅拌叶片。

6.根据权利要求3的一种钼精矿提纯装置，其特征在于：所述水平料仓（33）内侧具有由二氧化硅烧结陶瓷制成的内衬（38）。

7.根据权利要求3的一种钼精矿提纯装置，其特征在于：所述的加热炉前炉门（12）放置在带滑轮（32）的支架（15）上，对应所述的滑轮（32）设置有供其滑动的轨道（16）。

8.根据权利要求3的一种钼精矿提纯装置，其特征在于：所述的钼精矿提纯装置设有保护罩，所述微波发生器（11）的二级管、变压器及波导集中放置在所述保护罩内，所述微波发生器（11）的磁控管与其对应的二级管、变压器及波导通过高压电路连通。