モリブデン金属を効率的に処理するには？

モリブデン金属を効率的に加工するには、鉱石の採掘から最終的なモリブデン金属または化合物の製造まで、複数の段階を経る必要があります。モリブデンは低品位の鉱石や銅などの他の金属採掘の副産物として見つかることが多いため、効率化の鍵は各段階を最適化することにあります。

モリブデンを効率的に処理する方法

1. 鉱石の特性評価と準備：

鉱物分析：鉱石の特性（モリブデン品位、鉱物組成、粒度分布、銅や黄鉄鉱などの他の鉱物との関連性）を徹底的に理解することが重要です。これにより、特定の鉱石の種類に合わせてプロセス全体をカスタマイズできます。

粉砕と粉砕：モリブデン鉱石は粉砕され、その後、微細な粒子になるまで粉砕され、脈石（価値のない岩石）から輝水鉛鉱（MoS₂）が分離されます。

最適化：過剰な粉砕は「スリミング」（回収が困難な微細粒子の生成）につながる可能性があるため、モリブデン鉱の分離を最大限に高める最適な粉砕粒度を決定します。閉回路式粉砕システムにより、均一な粒度が確保されます。

2. 選鉱（濃縮）

浮選法：これはモリブデン鉱を濃縮する主な方法です。細かく粉砕した鉱石を水と混合し、空気を吹き込みます。モリブデン鉱は本来疎水性であるため、気泡に付着して浮上し、泡状になります。一方、より重い脈石は沈降します。

試薬の選択と使用量：モリブデン鉱を効果的に回収するには、適切な捕集剤（キサントゲン酸塩、ジチオリン酸塩など）と起泡剤の使用が不可欠です。抑制剤（シアン化ナトリウム、硫化ナトリウム、ケイ酸ナトリウムなど）は、銅や鉄の硫化物などの不要な鉱物を抑制し、選択性を向上させるために使用されます。

pH制御：最適なpH（モリブデン回収では通常7.5～8.5）を維持することは、試薬の選択性と粒子の安定性に大きな影響を与えます。

多段浮選：粗選と清浄選（場合によっては二段浮選）を行うことで、精鉱の品位が向上し、不純物が除去されます。

銅・モリブデン分離：モリブデンが銅鉱山の副産物である場合、慎重な分離が不可欠です。これには、選択的な銅抑制剤の使用や、バルク銅・モリブデン浮選後にモリブデンを分離する逐次浮選が含まれることがよくあります。

高度な浮選セル：高性能浮選セル（カラム浮選やタンクセルなど）は、特に微粒子の場合、回収率と品位を向上させることができます。

3.焙煎（酸化）

三酸化モリブデン（MoO3）への変換：モリブデン鉱精鉱（MoS2）は、多段炉で500～650℃の温度で焙焼されます。これにより、MoS2は焙焼モリブデン鉱（MoO3）に変換されます。これは工業用酸化モリブデンとも呼ばれます。この反応は発熱反応であるため、MoO3の昇華を防ぐため、温度管理（例えば、水噴霧）が重要です。

硫黄除去：脱硫システム（硫酸プラントや石灰スクラバーなど）は、焙焼炉のガスから二酸化硫黄を除去し、環境基準を満たします。

4. 精製と還元：

MoO3の更なる加工：工業用MoO3の大部分は、フェロモリブデンや様々な化学製品へと加工されます。純粋な金属モリブデンを得るには、MoO3をさらに精製する必要があります。

アンモニア浸出法／湿式法：焙焼した精鉱をアルカリ性媒体（例：水酸化アンモニウムまたは水酸化ナトリウム）に溶解し、沈殿、ろ過、溶媒抽出などにより不純物を除去します。得られたモリブデン酸アンモニウム溶液は、その後、結晶化または酸沈殿させることができます。

昇華／蒸留：不純なMoO3は、高温蒸留により精製し、昇華した蒸気を吹き飛ばして純粋なMoO3として回収することができます。

金属モリブデンの製造（水素還元）：純粋な酸化モリブデンまたはモリブデン酸アンモニウムは、水素を用いて還元され、金属モリブデン粉末となります。これは通常、2段階で行われます。

第1段階：450～650℃でMoO2に還元します。

第2段階：1,000～1,100℃でMoO2を金属モリブデンに還元します。

制御不能な反応や焼結を避けるために、3段階のプロセスが採用される場合もあります。

金属の凝固：モリブデン粉末は融点が非常に高いため、従来の方法では高品質のインゴットを溶解できません。モリブデン粉末を連続的に棒状にプレスし、部分的に焼結させた後、電気アークで溶解する電気アーク溶解法がよく用いられます。

全体的な効率を高めるための戦略：

プロセス制御と自動化：

リアルタイム監視：鉱石の品位、粒度、試薬量、pH、浮選回路の空気流量などの主要な変数を追跡するためのセンサーを実装します。

高度な制御システム：ファジーロジックまたは機械学習アルゴリズムを活用して、最適な回収率と精鉱品位を得るために運転パラメータを動的に調整します。

設備の改善：最新の高性能設備（例：効率的な破砕・粉砕機、高度な浮選セル、制御焙焼炉）に投資します。

尾鉱の再処理：尾鉱中のモリブデン損失を評価し、再処理が残留モリブデンの回収に経済的に実行可能かどうかを判断します。

水のリサイクルと化学管理：リサイクル水の化学組成は浮選性能に影響を与える可能性があるため、最適化します。

環境への配慮：現代の処理方法は、焙焼中の二酸化硫黄排出の回収など、環境への影響を最小限に抑えることにますます重点を置いています。湿式製錬プロセスは、従来の乾式製錬法に代わる、より環境に優しくエネルギー効率の高い方法として注目を集めています。

研究開発：メカノ活性化と酸浸出を組み合わせた方法や、改良された溶媒抽出法とイオン交換法など、新たな抽出法の継続的な研究は、回収率の向上とコスト削減につながります。

これらの戦略を適用することで、モリブデン処理工程は効率を大幅に向上させ、コストを削減し、環境への影響を最小限に抑えることができます。