Термодинамическое моделирование обжига сульфидного молибденового концентрата с гидроксидом кальция

Цель – определение условий формирования CaMoO4, CaSO4, Ca(ReO4)2 при окислении MoS2 и ReS₂ в присутствии Ca(ОН)₂. В качестве исходного сырья для термодинамического моделирования окислительного обжига в присутствии добавки Ca(ОH)₂ выбран концентрат Южно-Шамейского месторождения, расположенного в Свердловской области, с содержанием 37% масс. Мо и 0,005% масс. Re. Термодинамическое моделирование по определению оптимального количества кальцийсодержащей добавки проводили при следующих массовых соотношениях: молибденовый концентрат : Ca(ОH)₂ = 1:0,8, 1:1, 1:1,2 и 1:1,5 в диапазоне температур 100–800°С, с шагом 100°С, давлении системы 0,1 МПа в атмосфере воздуха (мольное соотношение: молибденовый концентрат + Ca(ОH)₂ : воздух = 1:5). Данные по содержанию всех компонентов в пробе вводились в программный комплекс HSC 6.1 в молях. Показаны основные реакции окислительного обжига молибденового концентрата в присутствии гидроксида кальция. Установлено, что основными фазами, образующимися в результате обжига, являются СаSO₄, СаSO₃, МоO₃, CaMoO₄, CaMoO₃, CaReO₄. Изучено влияние температуры на образование основных газообразных продуктов при различном массовом соотношении молибденового концентрата и Ca(ОH)₂. Установлено, что при соотношении в пробе 1:1 молибденового концентрата и Ca(ОH)₂ до 600°С не наблюдается выделения сернистого ангидрида выше значений предельно допустимых концентраций. На основе рассчитанных термодинамических данных выполнено моделирование процесса обжига молибденового концентрата с гидроксидом кальция. Установлено оптимальное соотношение, необходимое для успешного протекания процесса: молибденовый концентрат : Ca(ОH)₂ = 1:1 по массе. Термодинамическое моделирование показало, что в интервале температур 100–600°С при использовании Са(ОН)₂ не происходит потерь рения и молибдена, выделение серы не превышает 10 мг/м³

1. Зеликман А. Н. Молибден. М.: Изд-во «Металлургия», 1970. 441 с.

2. Shi Lihua, Wang Xue-Wen, Wang Ming-Yu, Peng Jun, Xiao Caixia. Extraction of molybdenum from high-impurity ferromolybdenum by roasting with Na2CO3 and CaO and leaching with water // Hydrometallurgy. 2011. Vol. 108. Iss. 3-4. P. 214–219. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2011.04.009.

3. Lianyong Wang, Wenqiang Sun, Jingfan Zhang, Jiuju Cai. A novel self-heated roasting technology for molybdenum concentrate // Rare Metal Materials and Engineering. 2015. Vol. 44. Iss. 11. P. 2618–2622. https://doi.org/10.1016/S1875-5372(16)60005-X.

4. Fan Xiao-hui, Deng Qiong, Gan Min, Chen Xu-ling. Roasting oxidation behaviors of ReS2 and MoS2 in powdery rhenium-bearing, low-grade molybdenum concentrate // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019. Vol. 29. Iss. 4. P. 840–848. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(19)64994-0.

5. Wang Xue-Wen, Peng Jun, Wang Ming-Yu, Ye PuHong, Xiao Yuan. The role of CaO in the extraction of Ni and Mo from carbonaceous shale by calcification roasting, sulphation roasting and water leaching // International Journal of Mineral Processing. 2011. Vol. 100. Iss. 3-4. P. 130–135. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2011.05.012.

6. Wang Lu, Zhang Guo-hua, Dang Jie, Chou Kuo-chih. Oxidation roasting of molybdenite concentrate // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015. Vol. 25. Iss. 12. P. 4167–4174. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(15)64067-5.

7. Zhou Qiu-sheng, Yun Wei-tao, Xi Jun-tao, Li Xiao-bin, Qi Tian-gui, Liu Gui-hua. Molybdenite−limestone oxidizing roasting followed by calcine leaching with ammonium carbonate solution // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017. Vol. 27. Iss. 7. P. 1618–1626. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(17)60184-5.

8. Sun Hu, Li Guanghui, Yu Junjie, Luo Jun, Rao Mingjun, Peng Zhiwei, et al. A novel simultaneous oxidizingvolatilizing process for efficient separation of pure MoO3 from structure self-sustained molybdenite concentrate pellets // Powder Technology. 2019. Vol. 345. P. 338–345. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.01.021.

9. Fu Yun-feng, Xiao Qing-gui, Gao Yi-ying, Ning Pengge, Xu Hong-bin, Zhang Yi. Pressure aqueous oxidation of molybdenite concentrate with oxygen // Hydrometallurgy. 2017. Vol. 174. P. 131–139. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.10.001.

10. Fan Xiao-hui, Deng Qiong, Gan Min, Chen Xu-ling. Roasting oxidation behaviors of ReS2 and MoS2 in powdery rhenium-bearing, low-grade molybdenum concentrate // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019. Vol. 29. Iss. 4. P. 840–848. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(19)64994-0.

11. Li Xiao-bin, Wu Tao, Zhou Qiu-sheng, Qi Tian-gui, Peng Zhi-hong, Liu Gui-hua. Kinetics of oxidation roasting of molybdenite with different particle sizes // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2021. Vol. 31. Iss. 3. P. 842–852. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(21)65543-7.

12. Zhou Qiu-sheng, Yun Wei-tao, Xi Jun-tao, Li Xiao-bin, Qi Tian-gui, Liu Gui-hua, et al. Molybdenite−limestone oxidizing roasting followed by calcine leaching with ammonium carbonate solution // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017. Vol. 27. Iss. 7. Р. 1618−1626. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(17)60184-5.

13. Fan Xiao-hui, Deng Qiong, Gan Min, Chen Xu-ling. Roasting oxidation behaviors of ReS2 and MoS2 in powdery rhenium-bearing, low-grade molybdenum concentrate // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019. Vol. 29. Iss. 4. Р. 840−848. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(19)64994-0.

14. Li Xiao-bin, Wu Tao, Zhou Qiu-sheng, Qi Tian-gui, Peng Zhi-hong, Liu Gui-hua. Kinetics of oxidation roasting of molybdenite with different particle sizes // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2021. Vol. 31. Iss. 3. Р. 842−852. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(21)65543-7.

15. Харин Е. И., Халезов Б. Д., Зеленин Е. А. Разработка экологически чистой комплексной технологии переработки молибденового концентрата Южно-Шамейского месторождения // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2015. № 5. С. 129–134.

16. Ватолин Н. А., Халезов Б. Д., Харин Е. И., Зеленин Е. А. Поиск экологически чистой технологии переработки молибденовых концентратов // Химическая технология. 2012. Т. 13. № 4. С. 229–232.

17. Киреев В. А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.: Изд-во «Химия», 1975. 536 с.

18. Ватолин Н. А., Моисеев Г. К., Трусов Б. Г. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах. М.: Изд-во «Металлургия», 1994. 234 с.

19. Gan Min, Fan Xiao-hui, Chen Xu-ling, Wu Cheng-qian, Ji Zhi-yun, Wang Song-rong, et al. Reaction mechanisms of low-grade molybdenum concentrate during calcification roasting process // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016. Vol. 26. Iss. 11. P. 3015−3023. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(16)64432-1.

20. Мельчакова О. В., Зайцева П. В., Майорова А. В., Куликова Т. В., Печищева Н. В., Шуняев К. Ю. Расчет термодинамических свойств перренатов металлов и их использование при моделировании подготовки проб к химическому анализу // Аналитика и контроль. 2019. Т. 23. № 4. С. 570–579. https://doi.org/10.15826/analitika.2019.23.4.015.