CN114855000B - 一种钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法 - Google Patents

一种钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法，包括以下步骤：(1)调节含钼钨酸盐溶液的pH值至5～10，得到溶液A；(2)向溶液A中加入硫酸盐还原菌菌种及碳源，进行硫化反应，得到溶液B；(3)调节溶液B至酸性，保温反应生成沉淀，滤除沉淀，完成钨、钼分离除杂。本发明利用生物转化技术与化学沉淀相结合，先利用硫酸盐还原菌将硫酸根离子还原成硫离子，硫离子再与钨酸盐溶液中的钼酸根离子硫代化反应，形成硫代钼酸盐，硫化过程完全后，调节pH，使MoS4 2‑转化为MoS3沉淀，从而达到高效除钼的目的，提供了一种全新钨冶炼过程中钨、钼高效分离技术，能够有效去除钨酸钠溶液中94％以上的钼。

Description

一种钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法
技术领域
本发明涉及钨湿法冶炼领域，具体为一种钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法。
背景技术
钨和钼是重要的战略稀有金属，在工业上具有广泛的用途。钨、钼同属元素周期表中ⅥB族，由于受“镧系收缩”影响，二者的原子半径、原子结构、化学性质都极其相似，使得分离过程难度很大。许多伴生钨钼元素资源中钨钼以类质同相存在，采用选矿方法往往不能有效地将钨、钼元素分离，通常采用冶金工艺进行分离。目前我国钨冶炼企业基本采用的是硫化铜沉淀法、离子交换分离法、溶剂萃取分离法等分离钨、钼，但以上工艺均存在除钼效率低、成本高、反应周期长等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法，解决现有技术中钨钼分离工艺除钼效率低、反应周期长的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明方法的技术方案是：
包括以下步骤：
(1)调节含钼钨酸盐溶液的pH值至5～10，得到溶液A；
(2)向溶液A中加入硫酸盐还原菌菌种及碳源，进行硫化反应，得到溶液B；
(3)调节溶液B至酸性，保温反应生成沉淀，滤除沉淀，完成钨、钼分离除杂。
进一步地，步骤(1)中pH值为5～9。
进一步地，步骤(1)中通过硫酸和氢氧化钠溶液调节pH值。
进一步地，步骤(2)中，硫酸盐还原菌菌种的接种量为100～10000个/mL。
进一步地，步骤(2)中，碳源为葡萄糖、淀粉、醇类有机物和脂肪酸中的一种或几种。
进一步地，步骤(2)中，硫化反应是在无氧条件下进行的。
进一步地，步骤(2)中，硫化反应时间为0.5～24h。
进一步地，步骤(3)中，采用硫酸调节溶液B的pH值至0.5～5。
进一步地，步骤(3)中，保温反应的温度为0～100℃。
进一步地，步骤(3)中，保温反应的时间0.5～5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明利用生物转化技术与化学沉淀相结合，先利用硫酸盐还原菌将硫酸根离子还原成硫离子，硫离子再与钨酸盐溶液中的钼酸根离子硫代化反应，形成硫代钼酸盐，硫化过程完全后，调节pH，使MoS4 2-转化为MoS3沉淀，从而达到高效除钼的目的，提供了一种全新钨冶炼过程中钨、钼高效分离技术。
2、该方法流程短，能耗低，极大降低了钨冶炼成本，增加了企业效益；能够有效去除钨酸钠溶液中94％以上的钼。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明是针对类似CN201911414064.5处理结束的钨酸钠溶液做进一步处理。在实际生产应用过程中，该发明方案通常先要对钨酸钠溶液进行净化除杂，除去溶液中含有的硅磷等元素；在净化除杂过程中常采用过量的硫酸镁溶液进行除硅磷，优选1.5mol/L的稀硫酸调酸，液体中残余的过量硫酸根也为后续利用硫酸盐还原菌提供了基础条件。
钨酸钠溶液中的钨钴存在形式多样，分别以WO3、Co表达含量，本发明采用的钨酸钠溶液分析测得WO3：115.20g/L、Mo：0.49g/L。
参见图1，本发明钨冶炼过程中钨钼分离除杂的方法，包括以下步骤：
(1)用稀硫酸或氢氧化钠溶液调节含钼的钨酸盐溶液至酸性；
(2)加入硫酸盐还原菌(SRB)菌种及足量碳源(碳源为：葡萄糖、淀粉、醇类如乙醇、丙醇等、脂肪酸如乳酸盐、丙酮酸、苹果酸等中的一种或几种混合)，添加碳源摩尔量应超过SO4 2-离子摩尔量2倍(m碳:m硫酸根-＝2:1为理论用量)，其中SO4 2-离子摩尔量可根据前期添加的量进行计算。在无氧条件下，硫酸盐还原菌利用碳源逐步将SO4 2-离子还原成S2-离子，S2-离子与钨酸盐溶液中的MoO4 2-离子硫代化，形成硫代钼酸盐；
(3)硫化过程完全后，继续加入稀硫酸酸化，使MoS4 2-与酸反应形成MoS3沉淀；过滤后即可得到纯净的钨酸盐溶液。
其中，钨酸盐溶液中和pH：5～10，硫酸盐还原菌接种量100～10000个/mL，硫化反应时间0.5～24h，调酸温度0～100℃，酸化调酸pH:0.5～5，调酸反应时间0.5～5h；
本发明是利用硫酸盐还原菌将SO4 2-离子还原成S2-离子，S2-离子与钨酸盐溶液中的MoO4 2-离子硫代化，形成硫代钼酸盐，硫化过程完全后，继续加入稀硫酸，使MoS4 2-与酸反应形成MoS3沉淀，从而达到高效除钼的目的。主要反应方程式如下：
2H++2CH2O+SO4 2-→S2-+2H2CO2+H2O
MoO4 2-+4S2-+4H2O→MoS4 2-(或MoOxS4-x 2-)+OH-
式中CH2O代表有机物碳源。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1考察钨酸钠溶液pH值的影响
取钨酸钠溶液分析测得WO3：115.20g/L、Mo：0.49g/L。向溶液中加入稀硫酸或氢氧化钠分别调至pH＝5、6、7、8、9；
取中和后的钨酸钠溶液500ml至容量瓶中，SRB菌接种量5000个/mL与足量碳源，(碳源为：葡萄糖、淀粉、醇类如乙醇、丙醇等、脂肪酸如乳酸盐、丙酮酸、苹果酸等中的一种或几种混合)混合均匀后堵住瓶塞，静止存放进行硫化反应，24h后将溶液过滤，然后加入稀硫酸调节至pH＝1，升温至100℃，保温2h后降温过滤，分别测得滤液中钨和钼含量如下表1所示。
表1不同钨酸钠溶液pH值环境下所得滤液中钨和钼含量
pH值 WO3含量(g/L) Mo含量(g/L)
5 101.32 0.045
6 102.42 0.036
7 101.52 0.027
8 101.79 0.041
9 100.65 0.057
表1试验结果说明，溶液偏酸或偏碱都会影响碳源与硫酸盐还原菌对SO4 2-离子的还原作用，在中性pH＝7条件下，碳源与硫酸盐还原菌对SO4 2-离子的还原作用最强。其中较优的范围pH＝5～9，最优条件pH＝7。
实施例2考察SRB菌接种量的影响
取钨酸钠溶液分析测得WO3：115.20g/L、Mo：0.49g/L；向溶液中加入稀盐酸分别调至pH＝7；
取中和后的钨酸钠溶液500ml至容量瓶中，SRB菌接种量分别为2000、3000、4000、5000、6000个/mL与足量碳源，混合均匀后堵住瓶塞，静止存放进行硫化反应，24h后将溶液过滤，然后加入稀硫酸调节至pH＝1，升温至100℃，保温2h后降温过滤，分别测得滤液中钨和钼含量如下表2所示。
表2不同SRB菌接种量下所得滤液中钨和钼含量
SRB菌接种量(个/mL) WO3含量(g/L) Mo含量(g/L)
2000 100.21 0.052
3000 101.12 0.048
4000 100.75 0.041
5000 101.52 0.027
6000 101.78 0.031
表2试验结果说明，接种量大的样品中菌群类型与数量多随培养时间延长，由于营养物质消耗、代谢废物积累等原因，菌群间对营养物的争夺竞争激烈，后期还原作用就出现了明显的降低趋势，在接种量5000个/mL条件下，碳源与硫酸盐还原菌对SO4 2-离子的还原作用最强。其中较优硫酸盐还原菌接种量的范围2000～6000个/mL，其中最优硫酸盐还原菌接种量的范围5000个/mL。
实施例3考察不同反应时间的影响
取钨酸钠溶液分析测得WO3：115.20g/L、Mo：0.49g/L；向溶液中加入稀盐酸分别调至pH＝7；
取中和后的钨酸钠溶液500mL至容量瓶中，SRB菌接种量5000个/mL与足量碳源，混合均匀后堵住瓶塞，静止存放进行硫化反应，反应时间分别为8、12、16、20、24h后将溶液过滤，然后加入稀硫酸调节至pH＝1，升温至100℃，保温2h后降温过滤，分别测得滤液中钨和钼含量如下表3所示。
表3不同反应时间所得滤液中钨和钼含量
反应时间(h) WO3含量(g/L) Mo含量(g/L)
8 100.24 0.089
12 101.38 0.057
16 100.69 0.039
20 101.49 0.028
24 101.52 0.027
表3试验结果说明，SRB菌种配合碳源对SO4 2-离子的还原作用随反应时间增长而增强，在反应时间达到20h条件下，碳源与硫酸盐还原菌对SO4 2-离子的还原作用达到最大(20h后加长时间对其影响较小，综合考虑为20h最佳)。其中较优的反应时间为8～24h，最优反应时间为20h。
实施例4考察不同调酸液pH值的影响
取钨酸钠溶液分析测得WO3：115.20g/L、Mo：0.49g/L；向溶液中加入稀盐酸分别调至pH＝7；
取中和后的钨酸钠溶液500ml至容量瓶中，SRB菌接种量5000个/mL与足量碳源，混合均匀后堵住瓶塞，静止存放进行硫化反应，反应时间为20h后将溶液过滤，然后加入稀硫酸分别调节至pH＝0.5、1、2、3，升温至100℃，保温2h后降温过滤，分别测得滤液中钨和钼含量如下表4所示。
表4不同调酸液pH值所得滤液中钨和钼含量
表4试验结果说明，调酸液pH升高会抑制MoS4 2-与酸形成MoS3沉淀反应的进行，导致除钼效率降低。在调酸液pH＝1条件下，溶液中MoS4 2-离子完全沉淀。其中较优的反应pH范围为0.5～3，最优反应pH为1。
实施例5考察保温温度的影响
取钨酸钠溶液分析测得WO3：115.20g/L、Mo：0.49g/L；向溶液中加入稀盐酸分别调至pH＝7；
取中和后的钨酸钠溶液500ml至容量瓶中，SRB菌接种量5000个/mL与足量碳源，混合均匀后堵住瓶塞，静止存放进行硫化反应，反应时间为20h后将溶液过滤，然后加入稀硫酸调节至pH＝1，升温至60、70、80、90、100℃，保温2h后降温过滤，分别测得滤液中钨和钼含量如下表5所示。
表5不同保温温度所得滤液中钨和钼含量
反应温度(℃) WO3含量(g/L) Mo含量(g/L)
60 102.11 0.062
70 101.43 0.052
80 100.88 0.033
90 101.73 0.028
100 101.49 0.028
表5试验结果说明，MoS4 2-与酸形成MoS3沉淀的反应随温度升高而不断增强，在保温温度达到90℃条件下，溶液中MoS4 2-离子完全沉淀。其中较优的保温温度范围为60～100℃，最优保温温度为90℃。
实施例6考察保温时间的影响
取钨酸钠溶液分析测得WO3：115.20g/L、Mo：0.49g/L；向溶液中加入稀盐酸分别调至pH＝7；
取中和后的钨酸钠溶液500mL至容量瓶中，SRB菌接种量5000个/mL与足量碳源，混合均匀后堵住瓶塞，静止存放进行硫化反应，反应时间为20h后将溶液过滤，然后加入稀硫酸调节至pH＝1，升温至90℃，保温0.5、1、1.5、2、3h后降温过滤，分别测得滤液中钨和钼含量如下表6所示。
表6不同保温时间所得滤液中钨和钼含量
保温时间(h) WO3含量(g/L) Mo含量(g/L)
0.5 100.87 0.071
1 101.31 0.062
1.5 100.51 0.039
2 101.73 0.028
3 101.52 0.028
表6试验结果说明，MoS4 2-与酸形成MoS3沉淀的反应随反应时间增长而不断增强，在反应时间达到2h条件下，溶液中MoS4 2-离子完全沉淀。其中较优的反应时间范围为0.5-3h，最优保温时间为2h。
对比例1：离子交换分离法除钼
工业上应用的传统方法为强碱性阴离子交换法，取500mL钨酸钠溶液分析测得WO3：115.20g/L、Mo：0.49g/L，首先加热钨酸钠溶液至80～90℃，向溶液中缓慢加入密度1.20～1.25g·cm-3的Na2S做硫化剂，控制溶液pH＝7～7.5进行硫化。将硫化完成后的溶液倒入装有树脂的交换柱中吸附，由于溶液在交换柱中流动，工作效率较低，48h后吸附完成。吸附完成后所得钨酸钠溶液中WO3:96.53g/L，Mo:0.045g/L，钼吸附率为90.8％。
由于MoS4 2-对强碱性阴离子交换树脂亲和力很大，通常采用氧化法使之氧化成MoO4 2-解析。氧化过程放出大量热易使树脂变质，需降低解析速率，且解析完成后需大量的水淋洗树脂，增大钨损。由结果可知，传统离子交换法过程复杂，工作效率低，除钼率和钨保留率皆较低且产生大量废水。
本发明利用生物+化学方式的结合，开发了一种全新的钨冶炼过程中钨、钼高效分离的方法；采用硫酸盐还原菌还原SO4 2-离子可高效除钼，从而充分回收钨、钼资源。其中最优条件为钨酸盐溶液中和pH＝7，硫酸盐还原菌接种量5000个/mL，硫化反应时间20h，调酸温度90℃，调酸pH＝1，调酸反应时间2h，能够有效去除钨酸钠溶液中94％以上的钼。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）调节含钼钨酸盐溶液的pH值至5～10，得到溶液A；含钼钨酸盐溶液是经过过量的硫酸镁溶液进行除硅磷以及1.5mol/L的稀硫酸调酸后的钨酸钠溶液；
（2）向溶液A中加入硫酸盐还原菌菌种及碳源，进行硫化反应，得到溶液B；
（3）调节溶液B至酸性，保温反应生成沉淀，滤除沉淀，完成钨、钼分离除杂；
步骤（2）中，硫化反应时间为8～24h；
步骤（2）中，硫酸盐还原菌菌种的接种量为2000～6000个/mL；
步骤（3）中，保温反应的温度为90～100℃。
2.根据权利要求1所述的钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法，其特征在于，步骤（1）中pH值为5～9。
3.根据权利要求1所述的钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法，其特征在于，步骤（1）中通过硫酸和氢氧化钠溶液调节pH值。
4.根据权利要求1所述的钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法，其特征在于，步骤（2）中，碳源为葡萄糖、淀粉、醇类有机物和脂肪酸中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法，其特征在于，步骤（2）中，硫化反应是在无氧条件下进行的。
6.根据权利要求1所述的钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法，其特征在于，步骤（3）中，采用硫酸调节溶液B的pH值至0.5～5。
7.根据权利要求1所述的钨冶炼过程中钨、钼分离除杂的方法，其特征在于，步骤（3）中，保温反应的时间0.5～5h。
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