崔 杰

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司化學(xué)分公司,陜西渭南 714000)

0 前言

近年來,不同客戶對鉬酸銨產(chǎn)品中 K含量的要求越來越多,范圍愈來愈窄。大致可分為低鉀產(chǎn)品(K≤40 mg/kg)和高鉀 (K≥80 mg/kg)產(chǎn)品。因此,產(chǎn)品 K含量的多少對于產(chǎn)品的品質(zhì)影響作用亦愈來愈大。

實(shí)際生產(chǎn)中,氨浸工序作為生產(chǎn)鉬酸銨產(chǎn)品中的第 2道工序,起到承上啟下的作用。因此氨浸凈化液的品質(zhì)對產(chǎn)品質(zhì)量影響至關(guān)重要。而凈化液中K含量這一指標(biāo)對后續(xù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品 K含量的影響呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。所以,研究探討這一規(guī)律對實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品 K含量可控性,提高產(chǎn)品質(zhì)量有積極的推進(jìn)作用。

1 生產(chǎn)工藝流程

鉬酸銨的生產(chǎn)工藝過程是：對原料鉬焙砂加入一定量的硝酸進(jìn)行酸鹽預(yù)處理,除去鉬焙砂中大部分雜質(zhì)后的濾餅,再用液氨進(jìn)行氨浸,形成的氨浸液再經(jīng)過凈化、配置、過濾處理后,經(jīng)酸沉用硝酸進(jìn)行中和結(jié)晶析出四鉬酸銨,然后烘干、篩分、成批包裝形成四鉬酸銨產(chǎn)品。

其過程中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

(1)酸洗

MoS2+6HNO3→H2MoO4+2H2SO4+6NO↑

MeMoO4+2HNO3→H2MoO4+Me(NO3)2

(Me為 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Ni+、Fe2+等各種雜質(zhì)離子)

(2)氨浸

MoO3+2NH4OH=(NH4)MoO4+H2O

H2MoO4+2NH4OH=(NH4)MoO4+2H2O

MeMoO4+6NH4OH=[Me(NH3)4](OH)2+ (NH4)2MoO4+4H2O

(Me代表 Cu2+、Ni+、Zn2+、Fe2+等離子)

(3)酸沉

4(NH4)2MoO4+6HNO3→ (NH4)2O·4MoO3+2NH4NO3+3H2O

上述工藝流程簡圖如圖 1所示。

2 對鉬酸銨生產(chǎn)過程中的凈化液 K含量與產(chǎn)品 K含量規(guī)律分析

2.1 K的流向

K的流向如圖 2所示。

2.2 凈化液 K含量與產(chǎn)品 K含量關(guān)系分析方法

在這個流程中主要設(shè)置以下幾個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測,監(jiān)測點(diǎn)見工藝流程圖 1。分別為：①凈化液,②成品。在監(jiān)測點(diǎn)①上分 4組情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對各個監(jiān)測點(diǎn)樣品進(jìn)行 K含量測試,為充分保證各數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性,監(jiān)測點(diǎn)上每組各取樣 3個,分別求其平均值。

圖 1 鉬酸銨工藝流程

圖2 K的流向圖

2.3 結(jié)果分析

在對數(shù)據(jù)的分析過程中引入斜率的概念進(jìn)行描述。即產(chǎn)品中 K含量的高低隨著凈化液中 K含量的高低呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。設(shè)成品四鉬酸銨的 K含量為 yk+,凈化液中 K含量為 xk+,常數(shù)為 b,則有

yk+=axk++b(xk+＞0)

2.3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

第1組：鉬酸凈化液

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第 2組：高 K凈化液(原料 K含量高和酸洗加酸量少時)

序號 凈化液K/(mg·L-1)成品/(mg·L-1)平均值K/(mg·L-1) 1 140 2 150 3 170 84 86 80 84 88 82 88 94 90 83.3 84.6 90.6

第 3組：配比液(鉬酸凈化液和氧化鉬凈化液)

序號 凈化液K/(mg·L-1)成品/(mg·L-1)平均值K/(mg·L-1) 1 52 2 66 3 72 28 26 32 28 30 34 34 34 38 28.6 30.6 35.3

第4組：正常氧化鉬凈化液

序號 凈化液K/(mg·L-1)成品/(mg·L-1)平均值K/(mg·L-1) 1 76 2 80 3 86 34 36 38 48 46 42 48 46 46 36 45.3 46.6

由以上數(shù)據(jù)繪圖,見圖 3。

圖 3 凈化液中 K含量與產(chǎn)品 K含量規(guī)律趨勢圖

凈化液的幾種情況說明：

(1)若凈化液中不含 K離子,可以知道,經(jīng)酸沉用硝酸中和結(jié)晶析出四鉬酸銨,也將不會含有 K。即

當(dāng) xk+=0時,yk+=0。所以,b=0。因此, yk+=axk+

(2)凈化液以鉬酸為原料時,從第 1組數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)凈化液 K含量較低時做出的產(chǎn)品中 K含量也很低。但是存在一些問題：一是這種產(chǎn)品在烘干過程中容易形成板結(jié),篩分困難；二是產(chǎn)品的顏色為淺黃色,不符合標(biāo)準(zhǔn)MSA-1要求。所以,直接用鉬酸凈化液做產(chǎn)品有缺點(diǎn)。因此,在做出合格產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,通過鉬酸凈化液和正常氧化鉬凈化液的配比來有效利用這部分資源,同時還可以適當(dāng)調(diào)節(jié)產(chǎn)品的 K含量。這也是第 2組實(shí)驗(yàn)的來由。

圖 3中的直線表明兩者之間 K含量的走向趨勢。其中：橫坐標(biāo)為凈化液 K含量,縱坐標(biāo)為產(chǎn)品K含量。

實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)連成曲線的原因分析：主要是由于檢測時的儀器誤差,采樣的不均勻性導(dǎo)致 K含量有一定的誤差,誤差范圍：(0～9)mg/kg。去除各種干擾因素的影響,可以推出理想狀態(tài)下,兩者之間應(yīng)遵循 y=ax(a=0.546 8)這條直線規(guī)律。

3 結(jié)論

(1)從氨浸凈化液測 K來預(yù)測判斷產(chǎn)品中 K含量這一規(guī)律,對于為生產(chǎn)出所要控制范圍內(nèi)的 K含量產(chǎn)品,可起到事前預(yù)知的作用。進(jìn)而為進(jìn)一步穩(wěn)定工藝的平穩(wěn)性,提高產(chǎn)品的一次成品率提供有效的幫助。從而更好地滿足客戶對不同 K含量產(chǎn)品的需求。

(2)鉬酸也是工藝生產(chǎn)線上一個產(chǎn)物,它的來源有：二次酸沉以及酸沉后母液的沉積。鉬酸可做凈化液來調(diào)節(jié) K離子而不影響產(chǎn)品品質(zhì)得到很好的利用,對于工藝流暢,緩解母液池壓力,節(jié)省成本起到積極的作用。

[1] 向鐵根.鉬冶金[M].長沙：中南大學(xué)出版社,2002.5.

[2] 姚玉英.化工原理 [M].天津：天津大學(xué)出版社, 2003.10.