Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

THE TECHNOLOGY OF PROCESSING LOW-QUALITY RHENIUM-CONTAINING MOLYBDENUM CONCENTRATES

Styazhkina E.N. 1 Antropova I.G. 1 Kashkak E.S. 1 Khomoksonova D.P. 1
1 FSBIS «Baikal Institute of Nature Management SB RAS»
1658 KB
The proposed technological scheme of processing of low-quality molybdenum concentrate containing rhenium, comprising the thermochemical decomposition – sintering, allowing the process to open and translate mineral phases are difficult divided into water-soluble compounds. Determined the optimal technological parameters of sintering low-quality molybdenum concentrate with sodium sulfate and developed conditions for the separation of rhenium and molybdenum in the presence of metal ions from aqueous solutions of their salts (system NaReO4 – Na2MoO4 – Na2SO4 – Н2О). Good performance on extraction of rhenium from solutions obtained using weakly basic porous type anion exchanger an-21. For the separation of sulfate-, molybdate-ions it was proposed that the deposition of molybdenum in the form of its trisulfide (Mo S3). According to the developed scheme, total recovery of molybdenum and rhenium in the end products (trisulfide, molybdenum and ammonium perrhenate) is 70,35 and 78,20 % respectively.
sintering
sorption
processing scheme
perrhenate
molybdate sodium
molybdenum trisulfide

Развитие промышленности невозможно без увеличения производства таких стратегически важных металлов, как молибден и рений. В практическом отношении важнейшими сырьевыми источниками получения первичного рения в промышленном масштабе являются молибденовые и медные сульфидные концентраты. В общем балансе производства рения в мире на них приходится более 80 %. Остальное в основном приходится на вторичное сырьё. Главной технологической задачей в производстве редких металлов является извлечение металла из руд, его концентрирование и отделение от сопутствующих компонентов [1, 2, 5].

Производство молибдена в России значительно отстает от потребностей в нем. Вместе с тем в Восточной Сибири, включая Бурятию, не реализуется потенциал разведанных запасов. Освоение месторождений Бурятии может резко сократить дефицит молибдена в стране. Необходимость создания рациональных технологий переработки молибденовых руд связана, прежде всего, с сокращением сырьевой базы молибденовой промышленности нашей страны. В России разведано более десяти месторождений с промышленными запасами молибдена, и семь из них представлены к промышленному освоению, однако в настоящее время разрабатываются только два месторождения: Сорское медно-молибденовое и Тырныаузское вольфрамо-молибденовое месторождения.

Таким образом, разработка рациональных технологий переработки молибденовых руд с попутным извлечением из них рения является актуальной задачей.

В основу решения актуальной задачи – разработки научных основ технологии комплексной переработки некондиционных молибден- и ренийсодержащих концентратов положен процесс термохимического разложения – спекание, позволяющее в одном процессе вскрыть и перевести ценные компоненты в водорастворимые соединения. Спекание концентрата проведено не с содой, как это принято в настоящее время, а с сульфатом натрия, чтобы связать рений в труднолетучий перренат натрия NaReO4.

Цель работы – разработка технологической схемы получения солей молибдена и рения из низкокачественных молибденовых концентратов с максимальным извлечением металлов.

В данной работе в качестве объекта исследования служил низкокачественный молибденовый концентрат (НМК), полученный в результате основной и контрольной флотации труднообогатимой молибденовой руды одного из месторождений Бурятии. Состав концентрата следующий, %: 11,8 Mo; 0,0018 % Re, 42,9 SiO2; 5,8 Fe; 14,6 S; 3,6 CaO; 5,2 MgO; 6,9 Al2O3; 3,1 K2O; 1,6 Na2O. испытания на обогатимость этих руд показали весьма низкую эффективность их флотационного обогащения, особенно на стадиях доводки: без особых трудностей получаются НМК с содержанием 10–12 % Мо при извлечении 80–85 %, но при дальнейшей их доводке значительная часть молибдена теряется с отвальными хвостами [4].

Сократить технологический процесс выделения металлов из НМК и промпродуктов, уменьшить объемы перерабатываемых материалов и повысить извлечение компонентов сырья возможно, используя комбинированную технологическую схему, сочетающую первичную флотацию руды, с получением НМК с высоким извлечением молибдена и последующее спекание.

Оптимизация технологических параметров спекания низкокачественного молибденового концентрата (НМК) с сульфатом натрия в восстановительной среде (активированный уголь) проведена по методу Протодьяконова [3]: температура процесса 1123–1173 К, продолжительность 90–100  мин, соотношение «концентрат: сульфат натрия: восстановитель» составляет 1:(0,8–1,0):(0,05–0,1).

При последующем двукратном выщелачивании спека водой при температуре 50–60 °С рений и молибден практически полностью переходят в сульфатно-молибденсодержащие растворы в виде молибдата и перрената натрия. Содержание в растворе Mo (VI) – 8–10 г/л, Re (VII) – 0,04–0,08 г/л, при извлечении 94–95 и 92–93 %, соответственно.

Исследованы особенности разделения рения и молибдена при совместном присутствии ионов металлов из водных растворов их солей NaReO4, Na2MoO4 (система NaReO4 – Na2MoO4 – Na2SO4 – Н2О). Хорошими показателями по извлечению рения из растворов различного состава характеризуются слабоосновные пористые аниониты. Для разделения сульфат-, молибдат-ионов предложено осаждение молибдена в виде его трисульфида (МоS3) по методике [6].

Разделение рения от молибдена осуществляли на анионитах АН-21 и АВ-17. Наибольшей избирательностью и емкостью по рению наблюдается у слабоосновного пористого анионита типа АН-21. Такой анионит позволяет селективно извлекать рений из растворов, содержащих молибден, за счет так называемого «ситового эффекта» и полимеризации молибдат-ионов. Мелкопористая структура сорбента препятствует проникновению в глубину зерна крупных полимеризованных ионов молибдена (VI) – Mo7O6?24, Mo6O4?20 , Mo2O2+5. Мономерные перренат-ионы достаточно легко реагируют с функциональными группами ионита во всем объеме набухшей матрицы. Явление «ситового эффекта» реализуется в полной мере в слабокислых средах, с повышением кислотности извлечение рения ухудшается. Наибольшее значение емкости анионита АН-21 получается в Cl- форме.

На основе проведенных исследований получены изотермы сорбции Re (VII) на анионитах АН-21 (Cl-форме) и АВ-17 (OH-форме), которые представлены на рис. 1.

st1.tif

Рис. 1. Зависимость СОЕ сорбента от равновесной концентрации Re (Сравн.) для анионитов AH-21 и АВ-17

Установлено, что сорбция ионов Re (VII) зависит от времени, исходной концентрации, величины рН раствора и от предварительной обработки сорбента. Выявлено, что сорбция на анионитах АН-21 протекает во внутридиффузионной области (лимитирующая стадия, гелевая диффузия).

Оптимальные параметры, позволяющие селективно извлекать ионы Re (VII) из растворов солей NaReO4, Na2MoO4, приведены в таблице.

Условия сорбции Re (VII)

Сорбент

Обработка сорбента

рН

?, мин

Извлечение, %

АН-21

HCl

3–5

20

97,0

АВ-17

NaOH

7–8

20

91,4

st2.wmf

Рис. 2. Принципиальная технологическая схема переработки низкокачественного молибденового концентрата по комбинированному методу

При проведении сорбционного извлечения рения на ионообменной смоле АН-21 (емкость анионита 5,6 % по массе) и последующем элюировании сорбента растворами аммиака (2–6 н.), извлечение рения составило 97 %. Извлечение при последующем осаждении молибдена в виде трисульфида молибдена составляет 87–89 %.

На основании полученных данных предлагается принципиальная схема переработки низкосортных молибденитовых концентратов (рис. 2), согласно которой сквозное извлечение молибдена и рения составляет 70,35 и 78,20 % соответственно.

Заключение

1. Установлены оптимальные технологические параметры спекания низкокачественного молибденового концентрата с сульфатом натрия в восстановительной среде, позволяющие максимально выделить молибден и рений в раствор: температура процесса 1123–1173 К, продолжительность 90–100 мин, соотношение «концентрат: сульфат натрия: восстановитель» составляет 1:(0,8–1,0):(0,05–0,1).

2. Разработана принципиальная технологическая схема переработки молибденовой руды, в основу которой положен неравновесный процесс – спекания, позволяющий в одном процессе вскрыть и перевести трудноразделяемые минеральные фазы в отдельные продукты. Согласно разработанной схеме, сквозное извлечение молибдена и рения составляет 70,35 и 78,20 % соответственно.