過硫酸鹽氧化堿浸低品位銅精礦提取鉬①

王鐵墨， 劉志雄， 李 飛， 李琴香， 李光英， 劉嘉琪， 張敬森， 段曉月

（1.吉首大學 物理與機電工程學院，湖南 吉首 416000； 2.河北保定地質實驗測試中心，河北 保定 071051； 3.吉首大學 湖南省2011 計劃錳鋅釩工業技術協同創新中心，湖南吉首 416000；4.礦物清潔生產與綠色功能材料開發湖南省重點實驗室，湖南 吉首 416000；5.云南錫業股份有限公司卡房分公司，云南 個舊 661000）

輝鉬礦占世界鉬開采總量的90%以上［1-3］，而從銅鉬礦中回收的鉬占世界鉬總產量的48%［4］。 目前部分銅鉬礦采用浮選分離銅和鉬，分離效果欠理想［5］，銅精礦品位低且回收率低。 火法冶煉處理該類銅精礦，鉬易生成鉬酸銅而進入渣相，影響金屬鉬回收，因此常采用濕法冶金處理此類型礦，回收其中金屬鉬及提高銅精礦品位。

從多金屬礦物中回收鉬的濕法方法有氧壓浸出、堿浸、酸浸、電氧化浸出和生物浸出等［6-8］，其中堿浸方法操作簡單且對環境友好［8-10］。

鉬礦氧化堿浸過程中常用氧化劑有過氧化氫、次氯酸鈉和氯酸鈉等。 以過硫酸鹽氧化堿浸硫化鉬鮮有報道。 以過硫酸鹽為強氧化劑［11］，可能利于硫化鉬氧化堿浸。 因此，本文以過硫酸鹽為氧化劑，擬開發銅精礦氧化堿浸提取鉬的新工藝。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

銅精礦取自云南省某選礦廠，試樣粒度均小于0.045 mm。 含鉬銅精礦主要化學成分分析結果見表1。試樣中主要有價元素為Cu 和Mo，其他成分包括SiO2、Ca、Fe，S 等，還有少量Zn、Al 和K 等。 銅精礦物相分析結果表明，有用礦物為黃銅礦（CuFeS2）和輝鉬礦（MoS2），脈石礦物為二氧化硅（SiO2）、黃鐵礦（FeS2）和方解石（CaCO3）等。

表1 銅精礦化學成分分析結果（質量分數）／%

1.2 試驗設備與試劑

試驗設備：電子恒溫水浴鍋、電子分析天平、數顯變頻控制攪拌器、循環水式真空泵、電熱鼓風干燥箱、等離子-原子發射分光光度計和X 射線衍射儀等。

試驗試劑：碳酸鈉，過硫酸鈉，濃硫酸，硝酸，均為分析純；試驗用水為實驗室自制高純水。

2 試驗方法與原理

2.1 試驗方法

稱取50 g 試樣和適量一定濃度的Na2CO3溶液置于配有機械攪拌器、冷凝管、溫度計及橡膠塞的1 L 四頸圓底燒瓶中，將燒瓶浸入恒溫水浴鍋中，加熱并攪拌，待溫度和攪拌速度達到所需定值時，將適量Na2S2O8投入燒瓶，記錄起始反應時間，進行氧化堿浸試驗。

間隔一定時間從燒瓶中取5 mL 浸出液，過濾，用ICP-OES 方法測定濾液中元素離子濃度，計算金屬元素的浸出率；反應完畢，進行抽濾，并用蒸餾水洗滌濾餅至中性，濾餅在80 ℃下干燥12 h，貯存備用。

2.2 試驗原理

采用過硫酸鈉為浸出劑，浸出劑與精礦中的輝鉬礦（MoS2）、黃銅礦（CuFeS2）及黃鐵礦（FeS2）可發生如下化學反應：

其中CuFeS2、FeS2可被氧化，但元素銅和鐵生成難溶氧化物進入浸渣中，而MoS2易被氧化生成可溶的鉬酸鈉進入溶液，從而實現選擇性浸出金屬鉬。

3 結果與討論

3.1 攪拌速度對鉬浸出的影響

浸出時間4 h、Na2CO3初始濃度2.0 mol／L、液固比10 mL／g、溫度50 ℃、Na2S2O8初始濃度0.3 mol／L條件下，研究了攪拌速度對銅精礦中鉬浸出率的影響，結果如圖1 所示。 從圖1 可知，攪拌速度從200 r／min增大至400 r／min，鉬浸出率從68.35%增大到76.83%，之后繼續增大攪拌速度對鉬浸出率影響不大。 為完全消除擴散因素對鉬浸出的影響，攪拌速度選擇500 r／min。

圖1 攪拌速度對鉬浸出的影響

3.2 浸出時間對鉬浸出的影響

攪拌速度500 r／min，其他條件不變，浸出時間對鉬浸出率的影響如圖2 所示。 從圖2 可知，初始浸出時，鉬氧化浸出速率增長較快，之后隨著氧化浸出時間延長，鉬浸出率增加速度變緩，其原因是浸出時間3.0 h 內，輝鉬礦大部分已被氧化浸出，同時氧化劑濃度也變小，導致鉬浸出速度變小；浸出時間4.0 h 時，鉬浸出率達到最大，為76.83%；繼續延長浸出時間，鉬浸出率基本保持不變，表明氧化劑可能消耗殆盡。 適宜的浸出時間為4 h。

圖2 浸出時間對鉬浸出的影響

3.3 Na2S2O8 初始濃度對鉬浸出的影響

浸出時間4 h，其他條件不變，過硫酸鈉初始濃度對銅精礦中鉬浸出率的影響如圖3 所示。 由圖3 可知，Na2S2O8初始濃度為0 ～0.7 mol／L 時，鉬浸出率呈增大趨勢，Na2S2O8濃度0.7 mol／L 時，鉬浸出率達到最大值88.13%，之后繼續增大Na2S2O8濃度，鉬浸出率反而降低。 Na2S2O8初始濃度過大，黃銅礦和黃鐵礦被氧化生成鐵氧化物，而新相鐵氧化物能吸附溶液中鉬（Ⅵ）［12］，因而導致鉬浸出率降低。 Na2S2O8初始濃度0.7 mol／L 為宜。

圖3 過硫酸鈉初始濃度對鉬浸出的影響

3.4 浸出溫度對鉬浸出的影響

Na2S2O8初始濃度0.7 mol／L，其他條件不變，浸出溫度對鉬浸出率的影響如圖4 所示。 從圖4 可以看出，銅精礦中鉬浸出率隨溫度升高呈現先增大后降低的規律。 隨著溫度升高，溶液分子熱運動速度增大，浸出劑與礦物顆粒表面的碰撞機會增加，同時溶液黏度減小，浸出劑滲入礦物內部縫隙能力增強，浸出劑與礦物內部接觸機會增多，有利于硫化礦的氧化，輝鉬礦氧化轉化為可溶性Mo（Ⅵ）進入堿性溶液中，鉬浸出率增大。 溫度50 ℃時，鉬浸出率達到最大值，為88.13%。適宜的浸出溫度為50 ℃。

圖4 浸出溫度對鉬浸出的影響

3.5 Na2CO3 初始濃度對鉬浸出的影響

浸出溫度50 ℃，其他條件不變，Na2CO3初始濃度對鉬氧化浸出率的影響如圖5 所示。 從圖5 可知，Na2CO3初始濃度從1.0 mol／L 增至2.5 mol／L，鉬氧化浸出率從17.34%增大至97.13%；繼續增大Na2CO3初始濃度，鉬氧化浸出率基本維持不變。 適宜的Na2CO3初始濃度為2.5 mol／L。

圖5 Na2CO3 初始濃度對鉬浸出的影響

3.6 液固比對鉬浸出的影響

Na2CO3初始濃度2.5 mol／L，其他條件不變，液固比對鉬氧化浸出率的影響如圖6 所示。 由圖6 可知，液固比4～10 mL／g 范圍內，鉬氧化浸出率隨液固比增大而增加，液固比10 mL／g 時，鉬浸出率達到最大值，為97.13%，之后繼續增大液固比，鉬浸出率維持不變。適宜的液固比為10 mL／g。

圖6 液固比對鉬浸出的影響

3.7 優化條件下試驗重復性檢驗

低品位銅精礦中氧化堿浸出提取鉬的優化條件為：攪拌速度500 r／min，Na2CO3初始濃度2.5 mol／L，過硫酸鈉初始濃度0.7 mol／L，浸出時間4.0 h，液固比10 mL／g，溫度50 ℃。 在優化條件下，平行進行了5 組低品位銅礦氧化堿浸提鉬試驗，鉬浸出率分別為97.09%、97.82%、96.80%、98.18%和95.61%，平均鉬浸出率為97.10%。

4 結 論

1） 以過硫酸鈉為氧化劑，在Na2CO3溶液中從低品位銅精礦中高效氧化浸出金屬鉬，實現了銅與鉬的高效分離。

2） 從銅精礦中堿性氧化浸出鉬的優化條件為：攪拌速度500 r／min，浸出溫度50 ℃，Na2CO3初始濃度2.5 mol／L，過硫酸鈉初始濃度0.7 mol／L，液固比10 mL／g，浸出時間4.0 h。 優化條件下鉬平均氧化浸出率達97.10%。