Как эффективно обрабатывать металлический молибден?

Эффективная переработка молибденового металла включает несколько этапов: от добычи руды до производства конечного молибденового металла или соединений. Ключ к эффективности заключается в оптимизации каждого этапа, особенно учитывая, что молибден часто встречается в низкосортных рудах или как побочный продукт добычи других металлов (например, меди).

Как эффективно перерабатывать молибден

1. Характеристика и подготовка руды:

Минералогический анализ: Тщательное понимание характеристик руды (содержание молибдена, минеральный состав, распределение размеров частиц и ассоциации с другими минералами, такими как медь или пирит) имеет решающее значение. Это позволяет адаптировать весь процесс к конкретному типу руды.

Дробление и измельчение: Молибденовые руды дробятся, а затем измельчаются до мелких частиц, чтобы освободить молибденит (MoS2) из пустой породы (бесполезной породы).

Оптимизация: Определите оптимальный размер помола, который максимизирует высвобождение молибденита без чрезмерного измельчения, которое может привести к «шламованию» (образованию слишком мелких частиц, которые трудно извлечь). Системы измельчения замкнутого цикла обеспечивают постоянный размер частиц.

2. Обогащение (концентрация):

Флотация: Это основной метод концентрирования молибденита. Тонкоизмельченная руда смешивается с водой и аэрируется. Молибденит, будучи естественно гидрофобным, прилипает к пузырькам воздуха и всплывает на поверхность, образуя пену, в то время как более тяжелая пустая порода тонет.

Выбор и дозировка реагента: Использование правильных собирателей (например, ксантогенатов, дитиофосфатов) и вспенивателей имеет важное значение для эффективного восстановления молибденита. Депрессанты (например, цианид натрия, сульфид натрия, силикат натрия) используются для подавления нежелательных минералов, таких как сульфиды меди или железа, что улучшает селективность.

Контроль pH: Поддержание оптимального pH (обычно 7,5-8,5 для восстановления молибдена) существенно влияет на селективность реагента и стабильность частиц.

Многоступенчатая флотация: использование более грубых и чистых стадий (иногда двухступенчатая флотация) улучшает качество концентрата и удаляет примеси.

Разделение меди и молибдена: когда молибден является побочным продуктом добычи меди, тщательное разделение имеет решающее значение. Это часто включает селективные депрессанты меди или последовательную флотацию, когда молибден отделяется после объемной флотации меди и молибдена.

Улучшенные флотационные камеры: высокопроизводительные флотационные камеры (например, колонная флотация или камеры в резервуарах) могут улучшить извлечение и сорт, особенно для более мелких частиц.

3. Обжарка (Окисление):

Преобразование в триоксид молибдена (MoO3): концентрат молибденита (MoS2) обжигается в многоподовых печах при температуре 500–650 °C. Это преобразует MoS2 в обожженный молибденит (MoO3), также известный как технический оксид молибдена. Реакция экзотермическая, и контроль температуры (например, с помощью распыления воды) важен для предотвращения сублимации MoO3.

Удаление серы: системы десульфурации (например, установки серной кислоты или известковые скрубберы) удаляют диоксид серы из газов обжига для соответствия экологическим стандартам.

4. Очистка и восстановление:

Дальнейшая переработка MoO3: Значительная часть технического MoO3 далее перерабатывается в ферромолибден или различные химические продукты. Для получения чистого металлического молибдена MoO3 проходит дополнительную очистку.

Выщелачивание аммиаком/мокрый метод: он включает растворение обожженного концентрата в щелочной среде (например, гидроксида аммония или натрия) с последующим удалением примесей путем осаждения, фильтрации и/или экстракции растворителем. Полученный раствор молибдата аммония затем может быть кристаллизован или осажден кислотой.

Сублимация/дистилляция: неочищенный MoO3 можно очистить путем перегонки при высоких температурах, удаляя сублимированные пары для сбора в виде чистого MoO3.

Производство металлического молибдена (восстановление водородом): чистый оксид молибдена или молибдат аммония восстанавливается до порошка металлического молибдена с использованием водорода. Обычно это происходит в два этапа:

Первый этап: восстановление до MoO2 при 450–650 °C.

Второй этап: восстановление MoO2 до металлического молибдена при 1000–1100 °C.

Иногда используется трехэтапный процесс, чтобы избежать неконтролируемых реакций и спекания.

Консолидация металла: из-за чрезвычайно высокой температуры плавления порошок молибдена невозможно расплавить в высококачественные слитки обычными методами. Часто используется электродуговая плавка, при которой порошок молибдена непрерывно прессуется в стержень, частично спекается, а затем плавится в электрической дуге.

Стратегии повышения общей эффективности:

Управление процессами и автоматизация:

Мониторинг в реальном времени: Внедрение датчиков для отслеживания ключевых переменных, таких как качество рудного сырья, размер частиц, дозировка реагента, pH и скорость воздушного потока в контурах флотации.

Расширенные системы управления: Использование алгоритмов нечеткой логики или машинного обучения для динамической регулировки рабочих параметров для оптимального извлечения и содержания концентрата.

Улучшение оборудования: Инвестируйте в современное высокопроизводительное оборудование (например, эффективные дробильные и измельчительные мельницы, усовершенствованные флотационные камеры и контролируемые обжиговые печи).

Переработка хвостов: Оценка хвостов на предмет потерь молибдена, чтобы определить, является ли переработка экономически выгодной для извлечения остаточного молибдена.

Управление оборотным водоснабжением и химическим составом: Оптимизация химического состава воды в оборотной воде, поскольку это может повлиять на производительность флотации.

Экологические соображения: Современные методы обработки все больше фокусируются на минимизации воздействия на окружающую среду, например, на улавливании выбросов диоксида серы во время обжига. Гидрометаллургические процессы приобретают все большую популярность как более экологически чистая и энергетически эффективная альтернатива традиционным пирометаллургическим методам.

Исследования и разработки: постоянные исследования новых методов экстракции, таких как механоактивация в сочетании с кислотным выщелачиванием или улучшенные методы экстракции растворителем и ионного обмена, могут привести к более высоким показателям извлечения и снижению затрат.

Применяя эти стратегии, операции по переработке молибдена могут значительно повысить эффективность, снизить затраты и минимизировать воздействие на окружающую среду.