一种制备高纯三氧化钼的方法
【专利摘要】本发明涉及到一种制备高纯三氧化钼的方法；属于钼化工产品生产制备技术领域。本发明以工业钼焙砂为原料，在高温水蒸气搅动气氛中，加热并维持温度在800?1000℃，经连续挥发后，将混合蒸气导入冷却室经两段凝华制得高纯三氧化钼。具体实施过程中涉及的主要设备包括升华炉，蒸汽锅炉，冷却室等。其中，冷却室为两段式，凝华过程可实现三氧化钼的分段回收。本发明相对其他钼焙砂升华法具有原料适应性强、生产效率高、产品质量好的显著优势，适于工业化应用。
【专利说明】
-种制备高纯Ξ氧化结的方法
技术领域
[0001] 本发明设及到一种制备高纯Ξ氧化钢的方法；属于钢化工产品生产制备技术领 域。
【背景技术】
[0002] Ξ氧化钢是略带浅绿色的白色粉末，加热时变黄，冷却后恢复，其密度为4.69g/ cm3,烙点为795°C，沸点为1155°C;在溫度高于600°C显著升华，在800-1000°C的空气氛围 中，挥发物主要W(M〇〇3)3形式的聚合分子形式存在;在溶液中或加热条件下，易于形成稳定 的金属钢酸盐。
[0003] 高纯Ξ氧化钢是生产钢粉、陶瓷、玻璃、催化剂、染料等不可或缺的中间化合物，其 在冶金和化工生产中具有重大的意义。现阶段国内主要通过般烧多钢酸锭来制取高纯Ξ氧 化钢，但多钢酸锭生产工艺流程长、成本高，且般烧制得的Ξ氧化钢颗粒粗、分散性差，难W 满足材料制备的要求。
[0004] 升华法由于流程短、产品粒度形貌可控性强，已越来越受到国内的重视。主流的升 华法，通常是在900-110(TC的溫度下，依据Ξ氧化钢易形成气态Ξ聚合分子的升华特性，利 用空气流或真空气氛不断带走新生成的Ξ氧化钢蒸气，促使钢赔砂逐步挥发。然而，当原料 中金属杂质含量较高时，Ξ氧化钢的挥发速率将受到很大限制，产品的质量也不能得到保 证。
[0005] 我国的钢精矿普遍具有杂质多、品位低的特点，其中W高铅钢精矿为原料的钢矿 处理厂便多达数十家。钢精矿氧化赔砂中，〔曰、1旨、加、化^6、3邸等杂质主要^钢酸盐形式 存在。金属钢酸盐烙点高，烙融相粘度大。升华法处理过程中，钢酸盐大量存在，造成烙池流 动性变差，升华效率降低，尤其当挥发进行到中后期，金属钢酸盐W凝固态形式优先析出， 直接隔绝残留Ξ氧化钢与空气的接触，极度延缓挥发进程。因而，对于我国低品位钢赔砂， 在低于l〇〇〇°C的较低溫度下，很难实现钢的高效挥发。但另一方面，若将升华溫度提升到 looorw上，钢酸铅又将发生显著挥发，使得产品质量难W达标。
[0006] 综上可知，受限于我国钢矿贫杂、铅高的资源特点，主流升华法由于生产效率低且 产品质量差，难W得到推广。
【发明内容】
[0007] 为克服传统钢赔砂升华法制备Ξ氧化钢工艺因原料适应性差带来的局限，提供一 种制备高纯Ξ氧化钢的方法。
[000引本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，将钢赔砂置于升华炉中，加热至800-1000 °(：后通入水并保持钢赔砂的受热溫度为800-1000°C，得到水蒸气与气态Ξ氧化钢;水蒸气 与气态Ξ氧化钢输送到冷却室进行分段凝华，得到高纯Ξ氧化钢。
[0009]作为优选方案，本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，将钢赔砂置于升华炉中，加 热至800-1000°C;同时，将140°C及其W上溫度的水蒸汽通过压缩、鼓吹到烙池液面并保持 钢赔砂的受热溫度为800-1000°C，得到水蒸气与气态Ξ氧化钢;水蒸气与气态Ξ氧化钢输 送到冷却室进行分段凝华，得到高纯Ξ氧化钢。将140°C及其W上溫度的高溫水蒸汽通过压 缩、鼓吹到烙池液面，能对烙池形成揽动;促进气态Ξ氧化钢的均匀生成，便于控制所得产 品的纯度和形貌。
[0010] 作为优选方案，本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，挥发过程中，水蒸气与气态 Ξ氧化钢逐步上升，由升华炉上部导出，输送到冷却室进行分段凝华，制得高纯Ξ氧化钢。
[0011] 作为优选方案，本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，所述钢赔砂是通过下述方 案制备的:对钢精矿进行氧化赔烧后获得的钢赔砂，所述钢精矿预选为硫化钢精矿;或所述 钢赔砂为经酸洗除杂、干燥处理后的钢赔砂。
[0012] 作为优选方案，本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，所述钢赔砂中钢的质量百 分含量大于等于55% ;硫的质量百分含量小于等于1%。其余化、MgJbXu、Fe、REE等杂质的 质量百分含量分别不超过5%。对于盐酸酸洗处理的钢赔砂，还需严格控制其残氯的质量百 分含量不超过0.05 %。
[0013] 为了提升挥发效率需对钢赔砂进行破碎处理，对钢赔砂进行破碎处理后装入升华 炉中；破碎处理至粒度小于等于3mm的颗粒占钢赔砂总质量的80%及其W上。
[0014] 作为优选方案，本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，当原料钢品位低于60%时， 应选择900-1000°C的高溫挥发，在化内可使钢挥发率达80-90% ;当原料钢品位在60% W上 时，控制升华溫度在800-900°C，可获得纯度更高的产品，进一步提升溫度至900-1000°C，在 0.5-1.化较短时间内，可实现赔砂中85-95%钢的挥发；当铅含量高于0.5%时，应控制溫度 不超过950°C，避免钢酸铅的大量挥发。
[0015] 作为优选方案，本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，高溫水蒸气通过升华炉中 下部对烙池液面进行侧吹，要求溫度大于等于140°C，体积流量控制在300-600m3A。
[0016] 作为优选方案，本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，在初始挥发10-30min内，为 促进钢的氧化及硫的脱除，需在水蒸气中配入20-50%体积流量的热空气。此外，在W低品 位钢赔砂为原料或大批量装料条件下，烙池的揽动作用显得尤为重要。本发明由此提出，在 挥发中后期，通过加大水蒸气流量来强化烙池揽动(控制体积流量为450-600m3A)。所述初 始挥发10-30min内是指当升华炉溫度升溫至800-1000°C的前10-30min。
[0017] 作为优选方案，本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，所述冷却室由相连的中溫 段冷却室和低溫段冷却室构成;所述中溫段冷却室采用渐冷方式，其进气溫度为600-900 °C，出气溫度为150-200°C，冷却速率控制在10-25°C/s;所述低溫段冷却室采用骤冷方式； 其出气口的溫度小于等于70°C。
[0018] 本发明中，冷却室所用冷却介质选自空气、液氮或超纯水中的至少一种。冷却后需 进行干燥处理。两段式冷却的设计综合考虑了水蒸气对凝华过程的影响、产品质量的提升 及余热的利用。冷却室热交换器获取的热量可用于水蒸气的制取及原料的预热。
[0019] 本发明一种制备高纯Ξ氧化钢的方法，中溫段收集到产品纯度大于等于99.9%; 低溫段收集到的产品纯度大于等于99.8%。
[0020] 原理和优势
[0021] 本发明在800-1000°C升华炉内，由烙池逸出的Ξ氧化钢Ξ聚分子化合物接触到水 蒸气，形成钢的水合物，极大的降低了 Ξ氧化钢在混合蒸气中的分压;在中溫冷却段，钢水
[0022] 合物逐步脱除气态水，Ξ氧化钢从中分离并完成凝华过程，部分细粒级颗粒则被卷入到低 溫冷却段，Ξ氧化钢的水合和脱水过程反应分别由式(1 )、（ 2)所示。
[0023]
[0024] 与其他钢赔砂升华法相比，在升华过程中，本发明通过鼓入水蒸气生成Ξ氧化钢 水合物并对烙池造成揽动，极大提升了钢赔砂的升华速率;凝华过程中，本发明采用中溫渐 冷结合低溫骤冷，而非传统一步骤冷方式，产品纯度得到有效保证。综合来看，本发明具备 原料适应性强、生产效率高、产品质量好的显著优势。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合实施例对本发明做进一步解释和说明，本发明权利要求的保护范围不受 W下实施例限制。
[0026] 实施例1、2W及对比例1中所用钢赔砂是对硫化钢精矿氧化赔烧后获得的钢赔砂， 实施例3和对比例2所用钢赔砂是再经酸洗、干燥处理后的钢赔砂。
[0027] 钢赔砂经破碎处理至粒度小于等于3mm的颗粒占钢赔砂总质量的80%及其W上。 [002引实施例1:
[0029] 将一种含饥 4.52%、Ca 3.26%、Fe 1.69%、Mo 56.74%、S 0.96%的钢赔砂装入 升华炉，在140°C水蒸气鼓动气氛下，维持溫度在950°C左右，经化挥发后，在150-500°C中溫 冷却段收集到Ξ氧化钢纯度达99.9%，低溫冷却段收集到产品纯度达99.8%，钢挥发率为 85.77%。
[0030] 在本实施例中，高溫水蒸气通过升华炉中下部对烙池液面进行侧吹，在初始挥发 20min内水蒸气中配入40 %体积流量的热空气;并控制鼓入气体的体积流量为350m3/h。
[0031] 在本实施例中，冷却室由相连的中溫段冷却室和低溫段冷却室构成;所述中溫段 冷却室采用渐冷方式，其进气溫度为870°C，出气溫度为180°C，冷却速率控制在25°C/s;所 述低溫段冷却室采用骤冷方式;其出气口的溫度小于等于60°C。
[0032] 实施例2:
[0033] 将一种含饥 〇.63%、Ca 1.26%、Cu 0.51%、Fe 1.44%、Mo 60.35%、S 0.55%的 钢赔砂置于升华炉中，维持升华溫度在90(TC左右，在14(TC水蒸气鼓动气氛中挥发1.化后， 在中低溫冷却段收集到Ξ氧化钢纯度均达99.9%，钢挥发率达89.26%。
[0034] 在本实施例中，高溫水蒸气通过升华炉中下部对烙池液面进行侧吹，在初始挥发 15min内水蒸气中配入30 %体积流量的热空气;并控制鼓入气体的体积流量为400m3/h。
[0035] 在本实施例中，冷却室由相连的中溫段冷却室和低溫段冷却室构成;所述中溫段 冷却室采用渐冷方式，其进气溫度为835°C，出气溫度为170°C，冷却速率控制在20°C/s;所 述低溫段冷却室采用骤冷方式;其出气口的溫度小于等于50°C。
[0036] 实施例3:
[0037] 将一种含饥 〇.14%、Ca 0.17%、Fe 0.38%、Cu 0.22%、M〇 63.76%、S 0.23%、 Cl ο.027%的钢赔砂装入升华炉，在140°C水蒸气鼓动气氛下，维持升华溫度在950°C左右， 经化挥发后，在中、低溫冷却段收集到Ξ氧化钢纯度均达99.9%，钢挥发率达92.51 %。
[0038] 在本实施例中，高溫水蒸气通过升华炉中下部对烙池液面进行侧吹，在初始挥发 15min内水蒸气中配入30 %体积流量的热空气;并控制鼓入气体的体积流量为450m3/h。
[0039] 在本实施例中，冷却室由相连的中溫段冷却室和低溫段冷却室构成;所述中溫段 冷却室采用渐冷方式，其进气溫度为875°C，出气溫度为180°C，冷却速率控制在25°C/s;所 述低溫段冷却室采用骤冷方式;其出气口的溫度小于等于55°C。
[0040] 对比例1:
[0041] 原料和其他条件均匀实施例1 一致；W相同体积流量热空气取代水蒸汽对烙池进 行侧吹，挥发出的钢蒸气在冷却室中采用液氮骤冷，进气溫度为870°C，出气溫度为35°C;收 集到产品纯度为99.7%，但钢挥发率仅为71.26%。
[0042] 对比例2:
[0043] 原料和其他条件均匀实施例3-致；W相同体积流量热空气取代水蒸汽对烙池进 行侧吹，挥发出的钢蒸气在冷却室中采用液氮骤冷，进气溫度为875°C，出气溫度为40°C;收 集到产品纯度为99.8%，而钢挥发率仅为82.04%。
【主权项】
1. 一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于：将钼焙砂置于升华炉中，加热至800-1000 °C后通入水并保持钼焙砂的受热温度为800-1000 °C，得到水蒸气与气态三氧化钼；水 蒸气与气态三氧化钼输送到冷却室进行分段凝华，得到高纯三氧化钼。2. 根据权利要求1所述的一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于:将钼焙砂置于升 华炉中，加热至800-1000°C ;同时，将140°C及其以上温度的水蒸汽通过压缩、鼓吹到熔池液 面并保持钼焙砂的受热温度为800-1000 °C，得到水蒸气与气态三氧化钼;水蒸气与气态三 氧化钼输送到冷却室进行两段凝华，得到高纯三氧化钼。3. 根据权利要求1所述的一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于:所述钼焙砂是通 过下述方案制备的：对钼精矿进行氧化焙烧后获得的钼焙砂，所述钼精矿预选为硫化钼精 矿;或所述钼焙砂为经酸洗除杂、干燥处理后的钼焙砂。4. 根据权利要求1所述的一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于:所述钼焙砂中钼 的质量百分含量大于等于55%，硫的质量百分含量小于等于1%，其余0 &、1%113、〇1、？6的质 量百分含量分别不超过5 %，氯的百分含量不超过0.05 %。5. 根据权利要求1所述的一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于:对钼焙砂进行破 碎处理后装入升华炉中；所述破碎处理是将钼焙砂破碎至粒度小于等于3mm的颗粒占钼焙 砂总质量的80%及其以上。6. 根据权利要求1所述的一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于： 当原料钼品位低于60 %时，控制加热温度为900-1000°C ; 当原料钼品位在60 %及其以上时，控制加热温度为800-950 °C ; 当铅含量高于〇. 5 %时，控制温度不超过950 °C。7. 根据权利要求2所述的一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于： 所述水蒸气通过升华炉中下部对熔池液面进行侧吹，侧吹时，控制水蒸气的体积流量 控制在 300-600m3/h。8. 根据权利要求7所述的一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于：在初始挥发的 10-30min内，为促进钼的氧化及硫的脱除，在水蒸气中配入20-50%体积流量的热空气。9. 根据权利要求1或2所述的一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于:所述冷却室 由相连的中温段冷却室和低温段冷却室构成;所述中温段冷却室采用渐冷方式，其进气温 度为600-900°(：，出气温度为150-200°(：，冷却速率控制在10-25°(：/8 ;所述低温段冷却室采 用骤冷方式;其出气口的温度小于等于70°C。10. 根据权利要求9所述的一种制备高纯三氧化钼的方法，其特征在于：中温段收集到 产品纯度大于等于99.9%;低温段收集到的产品纯度大于等于99.8%。
【文档编号】C01G39/02GK105948122SQ201610279388
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】李光辉, 彭志伟, 姜涛, 张元波, 孙虎, 罗骏, 张鑫, 范晓慧, 李骞, 杨凌志, 郭宇峰, 徐斌, 陈许玲, 杨永斌, 甘敏, 孙荣
【申请人】中南大学