CN111410229A

CN111410229A - 一种高纯氧化钼的制备方法及装备

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Publication number: CN111410229A
Application number: CN202010241040.0A
Authority: CN
Inventors: 陈慧; 梁博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2020-07-14

Abstract

本发明公开了一种高纯氧化钼的制备方法及装备，包括球磨、预热干燥、氧化焙烧、升华以及冷凝过程，以钼精矿为原料，其中，原料经过球磨后钼精矿的粒度范围为50～300目之间，预热干燥过程中的温度范围为100～350℃；氧化焙烧过程中氧化焙烧的温度范围为450～680℃，空气的气速为0.8～15m/s，氧化焙烧过程在沸腾炉中进行；升华过程中的保持温度范围为650～1050℃；冷凝过程中的冷凝温度范围为20～250℃；一种高纯氧化钼的制备装备，包括：原料料斗、风机、预热干燥装置、沸腾炉、炉渣槽、废气处理设备、升华炉、冷凝沉降室、成品槽以及废气室。本发明的制备方法和制备装备实现了高精度的制备高纯氧化钼，而且具有工艺流程短、制备方法简单以及生产效率高的特点。

Description

一种高纯氧化钼的制备方法及装备

技术领域

本发明涉及有色冶金行业中钨钼冶金金属领域领域，具体指的是一种高纯氧化钼的制备方法及装备。

背景技术

高纯三氧化钼是指MoO3的百分含量为99.8％～99.99％，它是制取金属钼粉的根本原料，也可作高纯试剂的原料。生产高纯三氧化钼的原料是钼焙砂，即工业三氧化钼粉。

由钼焙砂生产高纯三氧化钼粉有两条截然相反的工艺道路：其一为湿法，该方法将钼焙砂经湿法提纯净化后生成仲钼酸铵粉，将仲钼酸铵经加热解离，驱逐净气而获高纯三氧化钼；其二为火法，该方法将钼焙砂直接加温，使得钼焙砂中杂质残留在焙烧渣中，而大部分三氧化钼经提纯再结晶而生成高纯三氧化钼粉。

我国现今生产高纯氧化钼的主流方法为湿法，但目前该工艺存在以下明显不足，工艺冗长，而且在钼焙砂生产、焙砂浸出、仲钼酸铵热解等工序中均会造成钼的流失；工艺过程中的危险化学品种类多，对环境危害较大。

发明内容

针对上述制备高纯氧化钼的工艺冗长、工艺过程钼流失较多和工艺过程中的危险产物较多而影响环境安全的问题，本发明提供了一种高纯氧化钼的制备方法及装备，采用连续投料和分段式制备工艺，不仅简化了制备工艺，而且提高了产品质量和生产效率；通过集中收集反应废气和优化处理反应残渣，实现了对环境的保护作用。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案是：

一种高纯氧化钼的制备方法，以钼精矿为原料，具体包含以下步骤：

S110将所述钼精矿经破碎和球磨处理获得钼精矿粉末，所述钼精矿粉末的粒度范围为50～300目；

S120将所述钼精矿粉末进行预热干燥处理，去除所述钼精矿粉末中的油和水分，所述预热干燥的温度范围为100～350℃；

S130将预热干燥后的所述钼精矿粉末置于钼精矿的制备设备中进行氧化焙烧反应，所述氧化焙烧反应的温度范围为450～680℃，持续向设备内通入空气，所通入空气的气速为0.8～15m/s；

S140上述经过所述氧化焙烧反应后的产物为钼焙砂，将所述钼焙砂进行升华，所述升华的温度范围为650～1050℃；

S150将上述钼焙砂进行冷凝，所述冷凝的温度范围为20～250℃。

作为优选方案，钼精矿粉末的粒径小于200目。

采用上述技术方案，钼精矿粉末的目数越小，在进行初步预热干燥过程中的干燥效果越好，相应干燥的速度越快。

作为优选方案，预热干燥的温度大于320℃，预热时间大于5秒。

采用上述技术方案，在保护钼精矿粉末的化学性能的前提下，保证钼精矿粉末的预热效果更完善。

作为优选方案，氧化焙烧的温度范围为550～650℃，停留时间大于5分钟，保持气速0.9～1.1m/s。

采用上述技术方案，在氧化反应过程中，反应的温度与反应速度成正比，即温度越高，反应速度越快；高温的温度区间越小反应过程越稳定，反应的副产物越少。

作为优选方案，升华的温度范围为950～1050℃。

采用上述技术方案，升华过程中，升华温度越高，升华的速度越快，上述温度区间的在保障高效升华的前提下，保证高纯氧化钼的化学性能完整，减少其他副产品的产生。

作为优选方案，氧化焙烧反应中制备设备应保持持续沸腾状态。

采用上述技术方案，保持持续沸腾状态可减少钼精矿的烧结和钼酸盐的产生，使氧化反应更彻底，提升反应精度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：工艺简单，工艺过程中钼的流失少，高纯氧化钼制备的精度高。

本发明还提供了一种高纯氧化钼的制备装备，包括：原料料斗、风机、预热干燥装置、沸腾炉、炉渣槽、废气处理设备、升华炉、冷凝沉降室、成品槽以及废气室，原料料斗的出口与预热干燥装置的进口相连，预热装置的出口与沸腾炉连接，沸腾炉的底端出口与炉渣槽连接，沸腾炉的中部反应产物出口与升华炉连接，升华炉的出口与冷凝沉降室连接，冷凝沉降室的产品出口与成品槽连接，升华炉的底部与炉渣槽连接，沸腾炉的顶部废气处理设备连接，冷凝沉降室的中部以及废气处理设备均与废气室连接；沸腾炉内还包括加热管道和余热回收装置，余热回收装置同时与预热干燥装置和升华炉连接，余热回收装置用于回收加热管道内的余热；风机与所述沸腾炉连接，风机用于向沸腾炉内通入一定风速的空气；升华炉内设有蒸腾装置和搅拌装置。

上述氧化钼的制备装备中，增加的废气和废渣的收集装备，收集的废气通入废气室，废气室将废气进一步处理分解，使排出的废气达到环境要求的排放标准；炉渣槽内的炉渣包括反应的副产物二氧化硅和其他金属氧化物混合物，该副产物收集完成后转送至冶炼单位进行进一步综合利用。

作为优选方案，升华炉采用空气制冷的方式冷却。

采用上述技术方案，风机控制升华过程中空气的流速，不仅方便控制，而且操作方便、生产成本较低。

作为优选方案，蒸腾装置的截面包括等腰三角形、梯形以及圆弧形中的任意一种。

采用上述技术方案，等腰三角形、梯形以及圆弧形的蒸腾装置，增加了升华炉内的蒸腾面积，加快了三氧化钼升华过程，从而减少钼酸盐的产生。

与现有技术相比，本发明提供的高纯氧化钼的制备装备实现了纯度高达99.9％的高纯氧化钼制备，而且，综合简化了氧化钼的制备工艺，减少了制备过程中钼的流失，同时降低了危险物的排放，保护了生态环境的安全。

综合本发明的有益效果是：

通过在预热干燥装置中对原料钼精矿进行预热干燥处理，将钼精矿中的水分和油分去除，在将预热干燥后的钼精矿投入沸腾炉中进行氧化焙烧反应，实现脱硫并产生相对较纯的三氧化钼，然后对氧化脱硫后相对较纯的三氧化钼进行升华和冷凝后处理，从而获得高纯度的三氧化钼。该制备方法和制备装备实现了高精度的制备高纯氧化钼，而且具有工艺流程短、制备方法简单以及生产效率高的特点。

附图说明

图1为实施例制备高纯氧化钼的制备方法流程图；

图2为实施例制备高纯氧化钼的制备装备示意图；

图中：1-原料料斗；2-风机；3-沸腾炉；4-炉渣槽；5-废气处理设备；6-升华炉；7-冷凝沉降室；8-成品槽；9-废气室。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。需提前说明的是，本申请中的上、下、左、右方位词与说明书附图中的上、下、左、右方位词一致，但是不限于具体结构的方位。

一种高纯氧化钼的制备方法，该高纯氧化钼的制备方法步骤包括S110、S120、S130、S140以及S150，每个步骤的内容见以下说明：

提前说明，本发明以钼精矿为原料，如图1所示，具体步骤的内容为：

对上述制备方法中有以下优选方案：

(1)钼精矿粉末的粒径小于200目，因为钼精矿粉末的目数越小，在进行初步预热干燥过程中的干燥效果越好，相应干燥的速度越快。

(2)预热干燥的温度大于320℃，预热时间大于5秒，该预热干燥状态下，不仅保护钼精矿粉末的化学性能，而且保证钼精矿粉末的预热效果更完善。

(3)氧化焙烧的温度范围为550～650℃，停留时间大于5分钟，保持气速0.9～1.1m/s；在氧化反应过程中，反应的温度与反应速度成正比，即温度越高，反应速度越快；高温的温度区间越小反应过程越稳定，反应的副产物越少。

(4)升华的温度范围为950～1050℃，因为升华过程中，升华温度越高，升华的速度越快，上述温度区间的在保障高效升华的前提下，保证高纯氧化钼的化学性能完整，减少其他副产品的产生。

(5)氧化焙烧反应中制备设备应保持持续沸腾状态，制备设备保持持续沸腾状态可减少钼精矿的烧结和钼酸盐的产生，使氧化反应更彻底，提升反应精度。

与现有技术相比，本发明的工艺简单，工艺过程中钼的流失少，高纯氧化钼制备的精度高。

根据高纯氧化钼的制备方法，本发明还提供了一种高纯氧化钼的制备装备，现对该高纯度氧化钼的制备装备进行说明：

一种高纯氧化钼的制备装备，如图2所示，包括：原料料斗1、风机2、预热干燥装置、沸腾炉3、炉渣槽4、废气处理设备5、升华炉6、冷凝沉降室7、成品槽8以及废气室9，原料料斗1的出口与预热干燥装置的进口相连，预热装置的出口与沸腾炉3连接，沸腾炉3的底端出口与炉渣槽4连接，沸腾炉3的中部反应产物出口与升华炉6连接，升华炉6的出口与冷凝沉降室7连接，冷凝沉降室7的产品出口与成品槽8连接，升华炉6的底部与炉渣槽4连接，沸腾炉3的顶部废气处理设备5连接，冷凝沉降室7的中部以及废气处理设备5均与废气室9连接；沸腾炉3内还包括加热管道和余热回收装置，余热回收装置同时与预热干燥装置和升华炉6连接，余热回收装置用于回收加热管道内的余热；风机2与所述沸腾炉3连接，风机2用于向沸腾炉3内通入一定风速的空气；升华炉6内设有蒸腾装置和搅拌装置。

上述氧化钼的制备装备中，增加的废气和废渣的收集装备，收集的废气通入废气室9，废气室9将废气进一步处理分解，使排出的废气达到环境要求的排放标准；炉渣槽4内的炉渣包括反应的副产物二氧化硅和其他金属氧化物混合物，该副产物收集完成后转送至冶炼单位进行进一步综合利用。

针对上述高纯氧化钼的制备装备中有以下优选方案：

(1)升华炉6采用空气制冷的方式冷却；通过风机2控制升华过程中空气的流速，不仅方便控制，而且操作方便、生产成本较低。

(2)沸腾炉3中的蒸腾装置，其截面包括等腰三角形、梯形以及圆弧形中的任意一种；等腰三角形、梯形以及圆弧形的蒸腾装置，增加了升华炉6内的蒸腾面积，加快了三氧化钼升华过程，从而减少钼酸盐的产生。

升华炉6和冷凝沉降室7利用风机2送风，在升华过程中，风机2送风至升华炉6内，使升华炉6的蒸腾装置表面空气流速加快，从而提升了高纯氧化钼的升华速度，在冷凝过程中，利用冷凝管将升华后的高温氧化钼冷凝，其中冷凝管的冷凝方式是通过不断通入空气实现制冷，风机2将风从冷却冷凝管的空气进口吹至冷凝管的空气出口，通过风将冷凝管内的高温氧化钼冷却；在升华过程中，搅拌装置通过搅拌蒸腾装置表面的氧化钼，间接增加了升华炉6的升华速率。升华越快，钼酸盐的产生越少。

上述高纯氧化钼的制备装备中，收集的废气通入废气室9，废气室9将废气进一步处理分解，使排出的废气达到环境要求的排放标准；炉渣槽4内的炉渣包括反应的副产物二氧化硅和其他金属氧化物混合物，该副产物收集完成后转送至冶炼单位进行进一步综合利用。

与现有技术相比，本发明提供的高纯氧化钼的制备装备实现了纯度高达99.9％的高纯氧化钼制备，而且，综合简化了氧化钼的制备工艺，减少了制备过程中钼的流失，同时降低了危险化学品风险源，保护了生态环境的安全。

以下结合具体测试制备过程和数据对本发明的制备方法进行进一步的说明：

将一种含Mo42.40％，Ca5.28％，Pb2.10％，Fe2.13％，S33.0％，Si6.70％以及其他8.39％的钼精矿研磨至钼精矿粉末，用200目的筛网进行筛分，将过筛后的钼精矿粉末留备用作。先将蒸腾炉预热至1000℃、沸腾炉3预热至600℃后，保持沸腾炉3气速为1.1m/s，打开上层冷却管气流，保持沸腾炉3内温度为600℃；以0.6t/h的速度均匀加入筛分后的钼精矿粉末，打开冷凝管水流，一小时后停止加入物料，20分钟后停止沸腾炉3加热，1小时后停止蒸腾炉加热，1.5小时后关闭冷凝管给水，挥发的三氧化钼被冷凝。通过化验和计算，样品中Mo的挥发率达到99.5％，三氧化钼回收率达到99.3％，三氧化钼纯度达到99.9％以上，整个过程钼的损失低于1％，远远优于现有技术水平。

本发明通过在预热干燥装置中对原料钼精矿进行预热干燥处理，将钼精矿中的水分和油分去除，在将预热干燥后的钼精矿投入沸腾炉3中进行氧化焙烧反应，实现脱硫并产生相对较纯的三氧化钼，然后对氧化脱硫后相对较纯的三氧化钼进行升华和冷凝后处理，从而获得高纯度的三氧化钼。该制备方法和制备装备实现了高精度的制备高纯氧化钼，而且具有工艺流程短、制备方法简单、工艺流程短以及生产效率高的特点。简化了氧化钼的制备工艺，提升了氧化钼的制备精度，减少了制备过程中钼的流失，同时降低了危险化学品风险源，保护了生态环境的安全。

本具体实施例仅仅是对发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种高纯氧化钼的制备方法，以钼精矿为原料，其特征在于：具体包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种高纯氧化钼的制备方法，其特征在于：所述钼精矿粉末的粒径小于50目。

3.根据权利要求1所述一种高纯氧化钼的制备方法，其特征在于：所述预热干燥的温度大于100℃，预热时间大于5秒。

4.根据权利要求1所述一种高纯氧化钼的制备方法，其特征在于：所述氧化焙烧的温度范围为450～680℃，停留时间大于5秒，保持气速0.9～1.1m/s。

5.根据权利要求1所述一种高纯氧化钼的制备方法，其特征在于：所述升华的温度范围为650～1050℃。

6.根据权利要求1所述一种高纯氧化钼的制备方法，其特征在于：所述氧化焙烧反应中所述制备设备应保持持续沸腾状态。

7.一种高纯氧化钼的制备装备，其特征在于：包括：原料料斗、风机、预热干燥装置、沸腾炉、炉渣槽、废气处理设备、升华炉、冷凝沉降室、成品槽以及废气室，所述原料料斗的出口与所述预热干燥装置的进口相连，所述预热装置的出口与所述沸腾炉连接，所述沸腾炉的底端出口与所述炉渣槽连接，所述沸腾炉的中部反应产物出口与所述升华炉连接，所述升华炉的出口与所述冷凝沉降室连接，所述冷凝沉降室的产品出口与所述成品槽连接，所述升华炉的底部与所述炉渣槽连接，所述沸腾炉的顶部所述废气处理设备连接，所述冷凝沉降室的中部以及所述废气处理设备均与所述废气室连接；

所述沸腾炉内还包括加热管道和余热回收装置，所述余热回收装置同时与所述预热干燥装置和所述升华炉连接，所述余热回收装置用于回收所述加热管道内的余热；所述风机与所述沸腾炉连接，所述风机用于向所述沸腾炉内通入一定风速的空气；所述升华炉内设有蒸腾装置和搅拌装置。

8.根据权利要求7所述一种高纯氧化钼的制备装备，其特征在于：所述升华炉采用空气制冷、液氮、水冷等方式冷却。

9.根据权利要求7所述一种高纯氧化钼的制备装备，其特征在于：所述蒸腾装置的截面包括等腰三角形、梯形以及圆弧形中的任意一种。