钼酸铵溶液的净化
a 基本原理
焙砂氨浸所得的钼酸铵溶液中含有铜和少量二价铁、镍、锌等杂质离子。为除去这些杂质,可利用它们的硫化物浓度积很小的特性,加入硫化铵,使之成为硫化物沉淀。其主要反应为:
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt"> [Cu(HN3)4](OH)2+(NH4)2S+4H2O ==== CuS+6NH4OH
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 22.5pt; mso-char-indent-count: 2.5"> [Fe(HN3)4](OH)2+(NH4)2S+4H2O ==== FeS+6NH4OH
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 22.5pt; mso-char-indent-count: 2.5">
其它二价重金属离子也能生成MS沉淀。二价的铜、铁、铅以及砷、锑基本上可沉淀完全。由于Ni(NH3)42+、Zn(NH3)42+的络合稳定常数较大,同时其硫化物的溶度积又较小,故除镍、锌的效果差。
b 工业实践
沉淀过程在不锈钢或搪瓷搅拌槽中进行。搅拌槽容积为1~2.5m3,装有蛇形加热管和搅拌器,搅拌速度为80~100r/min。(NH4)2S溶液浓度为8%~12%,加主量略高于沉淀铜、铁所需的理论量,最终pH=8.5~9.0。在85~90℃条件下搅拌10~20min,净化后的(NH4)2MoO4溶液为无色透明,密度大于1.16g/cm3,对工业
纯要求而言,其铜、铁含量应低于0.003g/L,对高纯产品则应低于0.0006g/L。钼的回收率高于99%。
从纯钼酸铵溶液中析出钼化合物
从净化后的(NH4)2MoO4溶液中析出钼化合物的方法主要有:1)直接从净化后的溶液析出钼化合物;2)净化后的溶液先经浓缩、低温酸沉、氨浸,再从氨浸液中析出钼化合物。后者也称联合法,可获得纯度高、粒度均匀、符合煅烧或还原要求的仲钼酸铵。
a 联合法
(1)浓缩(NH4)2MoO4溶液 浓缩过程在不锈钢搅拌槽中进行,技术条件为:搅拌速度80~100r/min,沸腾蒸发至密度为1.18~1.20g/cm3(热时)或1.20~1.23g/cm3(冷时),pH值为7.0,或游离氨约15g/L,然后滤去凝聚的Fe(OH)2、Fe(OH)3等。
(2)低温酸沉 在搪瓷搅拌槽中用盐酸中和钼酸铵溶液至pH=2~3,最终温度为55~60℃,在强烈搅拌下析出二水多钼酸铵:
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt"> 4(NH4)2MoO4+6HCl ====(NH4)2O·4MoO3·2H2O+6NH4Cl+H2O
或4(NH4)2MoO4+ 5H2O pH=2~2.5 →(NH4)2O·4MoO3·2H2O+6NH4OH[next]
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由于二水多钼酸铵不稳定,故酸沉后需立即过滤,用1%~2%的盐酸或硝酸洗涤1~2次。滤液中含0.5~1.0g/L的MoO3和少量铁、镍、锌、镁等杂质。所得多钼酸铵应为白色、颗粒均匀松散的晶体,水分<8.5%。(3)多钼酸铵的氨溶 氨溶在不锈钢搅拌槽中进行,技术条件为:按多钼酸铵晶体(kg):纯水(L):氨水(L)=1:(1~1.1)0.5加料。搅拌速度为75~80r/min,温度为70~80℃,最终pH=6.5~7.0,氨溶后的(NH4)2MoO4溶液密度约1.4g/cm3,然后过滤,少量杂质铁等进入渣中。
(4)从纯(NH4)2MoO4溶液蒸发析出纯钼化合物 溶液蒸发除去部分氨,则MoO42-聚合成Mo2O72-、Mo7O246-、Mo8O264-(或Mo4O132-),并生成相应的铵盐析出。析出仲钼酸铵或二钼酸铵的反应为:
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 76.5pt; mso-char-indent-count: 8.5"> 7(NH4)2MoO4 →(NH4)6Mo7O24·4H2O+8NH3
2(NH4)2MoO4 →(NH4)2Mo2O7+2NH3+H2O
蒸发过程在耐腐搅拌槽中进行,技术条件为:搅拌速度为75~80r/min,蒸汽压力为0.1~0.15MPa,以保持槽内溶液沸腾。蒸发过程应保持游离氨4~6g/L,母液密度1.20~1.24g/cm3,冷却结晶后过滤。对纯度要求高的产品,结晶率一般为70%左右;对一般纯度的产品,结晶率为85% ~90%。
联合法所得仲钼酸铵的化学成分见表
联合法所得仲钼酸铵化学组成 | ||||||
等级 | Mo | Fe、Al、Si、Mn | Ca、Mg、Ni、Cu | Ti、V | Pb、Bi、Sn、Cd | W |
高纯 | 5 | <0.0006 | <0.0003 | <0.0015 | <0.0001 | <0.15 |
工业纯 | 55 | <0.003 | <0.003或0.01 |
| <0.0006或0.001 |
|
b 直接从净化后的钼酸铵溶液析出钼化合物
(1)蒸发结晶法 蒸发前溶液密度为1.09~1.12gcm3(120~140g/L MoO3),蒸发至密度1.2~1.23 g/cm3,静置过滤,然后滤液再蒸发至密度1.38~1.4g/cm3(含400g/L MoO3),冷却结晶、过滤。此时约有50%~60%的钼成仲钼酸铵结晶。[next]
(2)中和结晶法 用硝酸或盐酸中和至溶液pH=1.5~2.5,析出四钼酸铵(NH4)MoO13或四钼酸铵的聚合物(NH4)4Mo8O26、(NH4)6Mo12O39、(NH4)12Mo24O78。反应为:
8(NH4)2MoO4+12HCl ==== (NH4)4Mo8O26·4H2O+12NH4Cl+2H2O
一般认为较恰当的工艺条件为温度 45~55℃,pH=1.5~2.5原始溶液比重为1.16~1.20,在正确控制的情况下往往可得β型四钼酸铵。
仲钼酸铵的煅烧
仲钼酸铵在高于350℃分解出氨和水,生成MoO3:
3(NH4)2O·7MoO3·4H2O → 7MoO3+6NH3+7H2O
在不同温度下仲钼酸铵脱水和氨的过程为:
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>3(NH4)2O·7MoO3·4H2O 90~
~
工业上的煅烧在回转式煅烧炉中进行,回转管为不锈钢制作,其结构和操作与钨酸的煅烧相似。炉温为(600±20)℃,(物料表面为500~550℃),所得MoO3粉末应为淡黄绿色,堆装密度为1.20~1.60g/cm3,其高纯MoO3化学成分为:Pb,Sn,Cd<0.0001%;Mg、Sb <0.001%;V、Co、Ti、Mn<0.0013%;Fe<0.003%;S、P、As、Ni、Bi<.0005%;Cu<0.0004%;Ca,Si<.0008%;Al<.0006%;W<.15%。