一种以除钼渣制备钼酸铵及钨、铜和硫的回收方法与流程

一种以除钼渣制备钼酸铵及钨、铜和硫的回收方法
【技术领域】
1.本发明涉及金属湿法冶炼和资源可再生技术领域，特别涉及一种以除钼渣制备钼酸铵及钨、铜和硫的回收方法。


背景技术：

2.钼与钨同属于周期表中vib族元素，都是银白色高熔点金属，在常温下不活泼，与大多数非金属元素不作用。钼和钨在现代工业领域有广泛的用途，如钢铁、电子、石油、化工、医药等。钼和钨在有些工业领域也发挥着不同的作用，例如钨广泛用于制作各种灯丝和电炉发热元件，而钼在催化剂中是不可或缺的成分。随着工业规模的不断发展，以钼和钨的矿产资源生产钼和钨制品日益受到自然界储量不足的制约，钼和钨的二次源化是解决矿产资源不足的十分重要的途径。当今，关于各种钼和钨的二次资源化的技术研究十分活跃。
3.由于钼和钨同属于vib族，其物理和化学性质有很大的相似性。在自然界的矿产储藏中，二者往往相互伴生。这使得在工业生产钼和钨制品过程中，分别产生含钨废渣和含钼废渣。这些废渣的二次资源化有很好的资源和环保意义。
4.铜是十大有色金属之一，具有较好的物理和化学特性，在工业领域有着广泛的应用。尽管铜的自然储量较钼和钨相对丰富，但由于工业需求量更大，加之我国的铜矿储量占全球铜储量仅为4.12％，铜资源相对比较匮乏。铜的二次资源化对国民经济建设有重要的作用。
5.仲钨酸铵是钨制品工业应用中的一个重要产品，它是制造三氧化钨和金属钨粉的原料。由于钨制品在应用中对杂质的含量有非常严格的限制，因此，在仲钨酸铵的生产过程中，对杂质的去除要求很高。生产中对磷、砷、硅等杂质的去除相对容易，而对钼的去除比较困难和复杂。目前仲钨酸铵生产中对钨酸铵溶液进行除钼的工艺常用的方法有选择沉淀法、萃取法和离子交换法。选择沉淀法因原理明确、效果良好和易于操作而广泛应用于仲钨酸铵的生产之中。其原理为在适当的温度和ph条件下，向含有钼酸根的钨酸铵溶液中加入硫化铵进行硫化反应，选择性地将moo
42-硫化为mos
42-，然后在硫化料中加入cuso4溶液，经过反应生成难溶性的cumos4沉淀，过滤分离即得纯化的钨酸铵溶液和滤饼，即除钼渣。
6.除钼渣的主要成分为钼，其次为铜和硫，并含有一定量的钨，将其中不同的元素进行回收，会产生不同的经济价值，将各元素进行综合回收是最终的目标。中国专利cn201210375776.2、cn201811366398.5、cn201810848354.x、cn201810848354.x和cn201710476682.7公开了除钼渣回收钼和铜的方法，其所得产品均金属钼酸盐，主要为钼酸钠和钼酸钙以及不同形式的铜产品。中国专利cn201811308570.1公开了一种以除钼渣制备磷钨酸铵的方法。中国专利cn201810845345.5公开了一种以除钼渣为原料制取钼酸铁的方法。中国专利cn201010555831.7公开了一种从除钼渣中回收钨的方法。以上的这些方法，只对除钼渣进行了部分成分的回收，其它成分可能成为无用的废物。中国专利cn201811366395.1和cn201910982680.4分别公开了从除钼渣中回收钼、铜、钨和硫的方法，前者采用湿法浸取除钼渣，浸取程度不够高，钼的回收率受到限制，后者对除钼渣进行高温
焙烧，产生硫化物气体污染。中国专利cn201310429671.5和cn201410529610.0公开了以除钼渣制备粗钼酸铵的方法，前者直接浸取除钼渣，浸取率不高，后者将除钼渣进行电阻炉焙烧，存在环境污染问题。
7.以钼矿为资源生产钼酸铵，目前广泛使用的技术路线是将钼精矿进行高温焙烧制备钼焙砂并联产硫酸的方法，制得的钼焙砂进行氨浸可实现较高的钼浸取率。此外，还有一种直接浸取辉钼矿原料的技术路线，该路线中利用氧化剂、碱浸剂等混合物，在高温高压条件下将辉钼矿的二硫化钼转化为钼酸根负离子，同时，将负二价硫转化为六价的硫，形成硫酸根负离子。中国专利cn201610906901.6公开了一种氧压水浸法处理辉钼矿联产钼酸铵和硫酸铵的方法。
8.除钼渣的基本组成可表示为cumos4，其中的硫的价态为负2价。采用常压条件进行碱浸、酸浸和氨浸，总的浸取率不高，这种技术路线容易造成钼和钨的浪费。采用焙烧法转化为氧化钼和氧化铜，在焙烧过程中产生硫氧化物气体，容易造成污染。中国专利cn201810848354.x公开了以氢氧化钠溶液为介质，工业氧气所为氧化剂，在高温高压条件下进行除钼渣的处理，制备钼酸钠产品的方法。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种以除钼渣制备钼酸铵及钨、铜和硫的回收方法，以充分回收仲钨酸铵生产中产生的除钼渣中的各种二次资源化成分。
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
11.本技术公开了一种以除钼渣制备钼酸铵及钨、铜和硫的回收方法，包括以下步骤：
12.a)高压氧浸取：将除钼渣破碎研磨过筛，取200～300目筛下粉末，加入到高压釜中，同时加入氨水，然后通过管道向高压釜中通入氧气，控制氧分压在2.3～2.7mpa，加热高压釜温度在90～110℃，在搅拌下反应8～10小时，高压釜降温到40℃以后，取出溶液过滤，得到含钼、钨、铜和硫酸根的混合溶液及过滤渣；
13.b)酸沉：将步骤a)中所得的混合溶液用10％无机酸调节ph至3.5～4.5，将其进行固液分离，分别得到钼酸和钨酸的混合滤饼以及含硫酸铜的滤液；
14.c)氨溶：将步骤b)中所得的混合滤饼用氨水溶解，调节ph值至8.0～8.9，使沉淀全部溶解，过滤除去少量不溶解的杂质，得到含有钼酸根和钨酸根的混合溶液；
15.d)吸附除钨：将步骤c)中所得的混合溶液在搅拌的条件下，调节ph至9.0～10.0，滴加2mol/l的fecl3溶，加完后，用10％hno3调节ph至6.5～7.0，搅拌4小时，过滤得滤液，滤饼为粗制钨酸；
16.e)净化：将步骤d)中所得的滤液保持在85～90℃下，ph为8.0～10.0的条件下，加入适量硫化物对溶液中的二价金属进行沉淀净化，净化时间3～5小时，再将液体进行过滤,得滤液，将滤饼弃去；
17.f)离子交换：将上述步骤e)所得滤液用10％无机酸调整ph至7.5～8.5，然后将其通过离子交换柱，离子交换柱上吸附钨酸根，钼酸根流出，得到交后液；
18.g)真空结晶：将步骤f)中所得的交后液调节ph至6.0～7.0，保持结晶釜温度在70～80℃，在真空条件下进行结晶，制得七钼酸铵；
19.h)解吸、沉淀、过滤：将步骤f)中吸附钨酸根的离子交换柱上用氨水或氢氧化钠溶
液解吸，得到钨酸铵或钨酸钠溶液，将其用无机酸调节ph至3.0～4.0，沉淀出钨酸，经过滤得到粗制钨酸；
20.i)电沉积：将步骤b)中所得的滤液置于双膜三室电解槽中，以铜作阴极，在温度40℃下进行电沉积铜，剥下电极上的铜，得回收铜；
21.j)三效蒸发：将步骤i)中所得的电解液用三效蒸发器蒸发，得蒸馏水和回收硫酸铵。
22.作为优选，所述步骤a)中加入氨水的同时还可以加入少量过氧化钠和铁催化剂。
23.作为优选，所述步骤b)中所述的无机酸为硝酸、硫酸或盐酸。
24.作为优选，所述步骤e)中所述的硫化物为硫化铵、硫化钠或硫化钾。
25.作为优选，所述步骤f)中的离子交换柱为强酸性苯乙烯系阴离子交换树脂交换柱或弱酸性苯乙烯系阴离子交换树脂交换柱。
26.本发明的有益效果：本发明提供了一种以除钼渣制备钼酸铵及钨、铜和硫的回收方法，实现了除钼渣中有效成分的全回收：
27.(1)通过高温高压氧化转化除钼渣，不仅将硫转化为硫酸根，通过引入氧化剂和催化剂提高了有效成分的浸取率，而且不产生硫氧化物的排放；
28.(2)采用离子交换方法分离掉除钼渣中的少量钨，减少了废水的排放；
29.(3)利用电沉积方法，可获得纯度较高的回收铜，用于后续的精炼；
30.(4)三效蒸发回收硫酸铵可用作农用化肥；
31.本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
32.图1是本发明一种以除钼渣制备钼酸铵及钨、铜和硫的回收方法的工艺流程图；
【具体实施方式】
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
34.参阅图1，依据除钼渣的基本组成cumos4，为了实现钼、钨、铜和硫成分的全部回收，本发明采用高温高压氧化反应对其进行氧化转化，在氨介质中，其主要的化学反应方程式如下：
35.cumos4 8o2 8nh3 4h2o
→
(nh4)2moo4 cuso4 3(nh4)2so436.当反应完全时，产物均在水中均有较好的溶解度，少量不溶物残渣过滤弃掉。然后将含有钼、钨、铜和硫的溶液进行系统分离，制备七钼酸铵产品、粗制钨酸产品、金属铜产品和硫酸铵化肥产品，实现除钼渣化学成分的全回收。
37.实施例1：
38.在2000ml高压釜中加入筛过的除钼渣500g，加入10％氨水1000ml，关闭高压釜，然后通过管道向高压釜中通入氧气，控制氧分压在2.5mpa，加热高压釜温度在100℃，在搅拌下反应8小时。高压釜降温到40℃以后，取出溶液过滤，得到含钼、钨、铜和硫酸根的混合溶
液；将混合溶液置于5000ml烧瓶中，用10％硝酸调节ph至4.0进行沉淀，固液分离后，分别得到钼酸和钨酸混合沉淀以及含硫酸铜的溶液；将沉淀于5000ml烧瓶中用10％氨水溶解，并调节ph值到8.5，溶解全部沉淀，过滤除去少量不溶解的杂质；上述所得溶液在搅拌条件下，调节ph至9.5，滴加适量2mol/l的fecl3溶，加完后，用10％hno3调节ph至6.8，搅拌4小时，过滤，滤饼回收粗钨酸；上述滤液再用20％氨水调节至ph为9.0，加入少量硫化铵，保持温度净化时间4小时后，降温到40℃，过滤；将滤液通入到装有弱酸性苯乙烯系阴离子交换树脂交换柱，接收交换柱的流出液；流出液在1000ml烧瓶中，在搅拌速度150rpm下，用10％氨水调节ph至7.0，加热到75℃，用水循环泵抽真空，进行结晶，制得七钼酸铵产品，该产品经国家标准分析方法，可达到钼酸铵国家标准(gb/t3460-2017)msa-1级和msa-2级产品要求；通过对原料钼含量和钼酸铵产品的钼含量分析，计算钼的回收率为93％；将离子交换柱用25％氨水解吸，得到钨酸根解吸液，将其用10％硝酸调节ph至3.5，得到回收粗钨酸；将经过酸沉后所得的含硫酸铜的溶液置入双膜三室电解槽，以铜作阴极，在温度40℃下进行电沉积铜，剥下电极上的铜，得回收铜产品；将电沉积后的溶液置于5000ml烧瓶中，加热至溶液70℃，用水循环真空泵抽真空到-0.06mpa下，进行减压蒸馏，回收硫酸铵固体。
39.实施例二：
40.在2000ml高压釜中加入筛过的除钼渣500g，加入10％氨水1000ml，过氧化钠5g和硝酸铁5g，关闭高压釜，然后通过管道向高压釜中通入氧气，控制氧分压在2.5mpa，加热高压釜温度在100℃，在搅拌下反应8小时。高压釜降温到40℃以后，取出溶液过滤，得到含钼、钨、铜和硫酸根的混合溶液；将混合溶液置于5000ml烧瓶中，用10％硝酸调节ph至4.0进行沉淀，固液分离后，分别得到钼酸和钨酸混合沉淀以及含硫酸铜的溶液；将沉淀于5000ml烧瓶中用10％氨水溶解，并调节ph值到8.5，溶解全部沉淀，过滤除去少量不溶解的杂质；上述所得溶液在搅拌条件下，调节ph至9.5，滴加适量2mol/l的fecl3溶，加完后，用10％hno3调节ph至6.8，搅拌4小时，过滤，滤饼回收粗钨酸；上述滤液再用20％氨水调节至ph为9.0，加入少量硫化铵，保持温度净化时间4小时后，降温到40℃，过滤；将滤液通入到装有弱酸性苯乙烯系阴离子交换树脂交换柱，接收交换柱的流出液；流出液在1000ml烧瓶中，在搅拌速度150rpm下，用10％氨水调节ph至7.0，加热到75℃，用水循环泵抽真空，进行结晶，制得七钼酸铵产品，该产品经国家标准分析方法，可达到钼酸铵国家标准(gb/t3460-2017)msa-1级和msa-2级产品要求；通过对原料钼含量和钼酸铵产品的钼含量分析，计算钼的回收率为98％；将离子交换柱用25％氨水解吸，得到钨酸根解吸液，将其用10％硝酸调节ph至3.5，得到回收粗钨酸；将经过酸沉后所得的含硫酸铜的溶液置入双膜三室电解槽，以铜作阴极，在温度40℃下进行电沉积铜，剥下电极上的铜，得回收铜产品；将电沉积后的溶液置于5000ml烧瓶中，加热至溶液70℃，用水循环真空泵抽真空到-0.06mpa下，进行减压蒸馏，回收硫酸铵固体。
41.实施例三：
42.在2000ml高压釜中加入筛过的除钼渣500g，加入10％氨水1000ml，过氧化钠5g和硝酸铁5g，关闭高压釜，然后通过管道向高压釜中通入氧气，控制氧分压在2.5mpa，加热高压釜温度在100℃，在搅拌下反应8小时。高压釜降温到40℃以后，取出溶液过滤，得到含钼、钨、铜和硫酸根的混合溶液；将混合溶液置于5000ml烧瓶中，用10％硝酸调节ph至4.0进行沉淀，固液分离后，分别得到钼酸和钨酸混合沉淀以及含硫酸铜的溶液；将沉淀于5000ml烧
瓶中用10％氨水溶解，并调节ph值到8.5，溶解全部沉淀，过滤除去少量不溶解的杂质；上述所得溶液在搅拌条件下，调节ph至9.5，滴加适量2mol/l的fecl3溶，加完后，用10％hno3调节ph至6.8，搅拌4小时，过滤，滤饼回收粗钨酸；上述滤液再用20％氨水调节至ph为9.0，加入少量硫化铵，保持温度净化时间4小时后，降温到40℃，过滤；将滤液通入到装有强酸性苯乙烯系阴离子交换树脂交换柱，接收交换柱的流出液；流出液在1000ml烧瓶中，在搅拌速度150rpm下，用10％氨水调节ph至7.0，加热到75℃，用水循环泵抽真空，进行结晶，制得七钼酸铵产品，该产品经国家标准分析方法，可达到钼酸铵国家标准(gb/t3460-2017)msa-1级和msa-2级产品要求；通过对原料钼含量和钼酸铵产品的钼含量分析，计算钼的回收率为95％；将离子交换柱用25％氨水解吸，得到钨酸根解吸液，将其用10％硝酸调节ph至3.5，得到回收粗钨酸；将经过酸沉后所得的含硫酸铜的溶液置入双膜三室电解槽，以铜作阴极，在温度40℃下进行电沉积铜，剥下电极上的铜，得回收铜产品；将电沉积后的溶液置于5000ml烧瓶中，加热至溶液70℃，用水循环真空泵抽真空到-0.06mpa下，进行减压蒸馏，回收硫酸铵固体。
43.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。