工业四钼酸铵工艺设计

1 宁夏工商职业技术学院 毕 业 论 文 题 目： 工业四钼酸铵工艺设计 作 者： 李 玲 学 号： 2101100118 系 别： 应 用 化 工 专 业： 应 用 化 工 指导老师： 李晋萍 专业技术职务

2013年1月15日 宁夏银川 1

毕 业 论 文 中 文 摘 要 钼是一种宝贵的稀有高熔点金属,是生产合金刚、不锈钢、耐热钢和合金铸铁的重要合金化元素。目前,国内生产厂家多采用由四钼酸铵焙解成的三氧化钼为原料,经还原制粉、压制成型和高温烧结等工序来生产钼条、钼丝等钼产品。钼制品的性能与原料四钼酸铵的晶型有关。四钼酸铵的结晶形成过程包括两个阶段,即四钼酸铵晶体的成核过程和晶核长大过程。如何有效地控制四钼酸铵晶体的成核过程和晶核长大过程两个过程，掌握制备不同晶型四钼酸铵产品的关键。如何控制四钼酸铵的生成条件，即：pH 值、反应温度、搅拌速度、反应时间对四钼酸铵晶型的影响而制备不同晶型的四钼酸铵:α型、β型和微粉型，初步确定各种晶型四钼酸铵的生产工艺条件

关键词 四钼酸铵 工艺设计 结晶 条件控制 - 1 -

目 录 引言 ........................................................................ 1 第二章 本文拟解决的问题 .................................................... 1 2.1工业四钼酸铵的生产工艺现状 ........................................................................................ 1 2.1本文要解决的问题 ............................................................................................................ 1 第三章 工业四钼酸铵的工艺设计 .............................................. 2 3.1超声波强化制备超细四钼酸铵 ........................................................................................ 2 3.2结晶因素对四钼酸铵钾含量的影响 ................................................................................ 2 3.3高品位钼精矿制备四钼酸铵 ............................................................................................ 2 3.4种分母液提钼制取四钼酸铵 ............................................................................................ 2 3.5 β型四钼酸铵的制备及结晶 ........................................................................................... 3 3.6离子交换法除杂制备钼酸铵 ............................................................................................ 3 3.7四钼酸铵在过饱和溶液中成核 ........................................................................................ 4 3.8结论 .................................................................................................................................... 4 致 谢 ...................................................................... 5 参 考 文 献 ................................................................. 6 1

引言 钼是一种宝贵的稀有高熔点金属,是生产合金刚、不锈钢、耐热钢和合金铸铁的重要合金化元素。目前,国内生产厂家多采用由四钼酸铵焙解成的三氧化钼为原料,经还原制粉、压制成型和高温烧结等工序来生产钼条、钼丝等钼产品。钼制品的性能与原料四钼酸铵的晶型有关。四钼酸铵的结晶形成过程包括两个阶段,即四钼酸铵晶体的成核过程和晶核长大过程。如何有效地控制四钼酸铵晶体的成核过程和晶核长大过程两个过程，掌握制备不同晶型四钼酸铵产品的关键。如何控制四钼酸铵的生成条件，即：pH 值、反应温度、搅拌速度、反应时间对四钼酸铵晶型的影响而制备不同晶型的四钼酸铵:α型、β型和微粉型，初步确定各种晶型四钼酸铵的生产工艺条件

第二章 本文拟解决的问题

2.1工业四钼酸铵的生产工艺现状 钼是一种宝贵的稀有高熔点金属,是生产合金刚、不锈钢、耐热钢和合金铸铁的重要合金化元素。目前,国内生产厂家多采用由四钼酸铵焙解成的三氧化钼为原料,经还原制粉、压制成型和高温烧结等工序来生产钼条、钼丝等钼产品

2.1本文要解决的问题 如何有效地控制四钼酸铵晶体的成核过程和晶核长大过程两个过程，掌握制备不同晶型四钼酸铵产品的关键。如何控制四钼酸铵的生成条件，即：pH 值、反应温度、搅拌速度、反应时间对四钼酸铵晶型的影响而制备不同晶型的四钼酸铵:α型、β型和微粉型，初步确定各种晶型四钼酸铵的生产工艺条件 2

第三章 工业四钼酸铵的工艺设计 3.1超声波强化制备超细四钼酸铵 钼酸铵是生产金属钼粉的主要原料，其品质的优劣与钼制品的结构和性能好坏有直接的关系。在查阅大量相关钼酸铵及其制备方法等文献资料基础上，本文主要研究了采用仲钼酸铵酸沉制备超细四钼酸铵的工艺，重点考察了仲钼酸铵溶液滴定终点pH值、超声波作用时间、仲钼酸铵溶液初始浓度、反应温度、搅拌速度、分散剂用量、干燥温度、干燥时间等因素对制备四钼酸铵粉末粒度的影响。实验结果表明，超声波的引入，对强化超细四钼酸铵制备过程、缩短反应时间、细化四钼酸铵粒度均有重要的作用。通过探索性实验、单因素实验以及正交实验结果分析，得到制备超细四钼酸铵的优化工艺条件：仲钼酸铵溶液初始浓度0.12mol／L，分散剂丙酮10mL，反应温度40℃，干燥温度75℃，超声波作用时间为30min，超声波频率40KHz，超声波功率60W，搅拌速度75r／min，干燥时间9h，生成的四钼酸铵粉末粒度为90nm左右，颗粒分散均匀，粒度分布范围较窄

3.2结晶因素对四钼酸铵钾含量的影响 系统考察了钼酸铵溶液中钾钼比、钼酸铵溶液钼含量以及结晶温度对四钼酸铵钾含量影响,结果表明,四钼酸铵钾含量随钼酸铵溶液中钾钼比降低而降低,随钼酸铵溶液钼含量降低而降低,随结晶温度升高钼酸铵钾含量相应降低。

3.3高品位钼精矿制备四钼酸铵 通过焙烧高品位的钼精矿制备工业氧化钼,再以该氧化钼为原料制备纯度较高的四钼酸铵。试验过程通过SEM、XRD、化学元素分析等方法表征了该钼精矿在焙烧为氧化钼后与普通工业氧化钼的不同。表明随着原料品位的提高,制备钼酸铵过程除杂压力减轻,制备的钼酸铵纯度相应提高。

3.4种分母液提钼制取四钼酸铵 钼因其优越的耐高温性能、耐腐蚀等物理化学性能被广泛的应用于多个领域。随着社 3

会的发展和科技的进步,对钼产品的需求量日益提高。回收二次资源中的钼具有重要的战略意义,已得到了世界各国的重视。本文以拜耳法种分母液中的钼为研究对象,在不改变种分母液性质的前提下,首先利用离子交换树脂吸附、解吸溶液中的钼。研究选择了离子交换树脂的种类,研究了不同离子交换运行方式、接触时间、解吸剂组成、解吸方式、料液预处理等因素对树脂吸附容量和解吸率的影响。结果显示1#树脂在强碱条件下吸附钼的性能最好,1#树脂在理想吸附条件下的工作吸附容量可以达到10mg/mL湿树脂以上。负载树脂用C解吸液解吸,可以得到含铝大于8-10g/L的解钼液,解吸率达到72.3%以上,并进行了离子交换实验室扩大实验。在上述研究基础上,本文进行了从解钼液中制取钼酸钙的方法研究,考察了解钼液性质和沉钼条件对沉钼效率的影响,确定了钙盐沉淀法制取钼酸钙的较佳工艺条件。以钼酸钙为原料,进行了钼酸钙制取多钼酸铵实验研究。钼酸钙经过焙烧、浸出、浸出液除杂、离子交换树脂吸附、高峰液净化、除钒、酸沉等工艺过程,制得了合格产品四钼酸铵。本论文以实验研究为基础进行了工业化扩大试验,验证了实验室阶段取得的工艺条件,提出了合理的从种分母液提钼制取四钼酸铵的方法,实现了钼的回收,丰富和发展了含钼二次资源综合利用的新工艺

3.5 β型四钼酸铵的制备及结晶 研究了用晶种生长法制备 β型四钼酸铵的方法 .其制备分 2步进行 :首先用酸沉法制备四钼酸铵 ;再以酸沉法制得的四钼酸铵为原料 ,氨浸后用晶种法制备 β型四钼酸铵 ,其包含 2个相关过程 (一是晶核的生成过程 ,控制pH值为 1.2 ;二是晶核的长大过程 ,控制pH值为 2～ 3) .对 2种结晶进行差热及热重分析 ,结果表明用酸沉法制得的为α型四钼酸铵 ,用晶种法制得的晶体为 β型四钼酸铵 .用晶种法制得的结晶的晶体形貌与用酸沉法制得结晶的晶体形貌相比 ,颗粒较大且均匀 .对四钼酸铵的结晶过程进行了热力学分析和动力学分析 ,说明结晶反应自发进行的趋势很强 ,速度也较快 .此外 ,初步探讨了四钼酸铵结晶过程机理和晶型的控制 ,阐明了晶体生长速度的大小对实际晶体的影响

3.6离子交换法除杂制备钼酸铵 通过离子交换树脂净化钼酸铵溶液,从而使制备的钼酸铵纯度提高。试验表明,所采用的JC-1螯合树脂能较好的净化钼酸铵溶液中的杂质金属离子,净化后钼酸铵溶液中二价金属离子含量基本小于1 mg/kg,同时制备的四钼酸铵纯度提高,且晶体形貌相对普通钼酸铵