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离子交换树脂在化工厂炉渣灰回收钼的应用

化工厂炉渣灰中的钼主要来源于生产过程中使用的含钼催化剂、耐腐蚀材料、反应中间体或原料杂质。以下是钼在炉渣灰中存在的具体来

化工厂炉渣灰中的钼主要来源于生产过程中使用的含钼催化剂、耐腐蚀材料、反应中间体或原料杂质。以下是钼在炉渣灰中存在的具体来源及形成机制:

1.催化剂残留

石油化工与煤化工:

加氢脱硫(HDS)催化剂:Mo-Co/Al₂O₃或Mo-Ni/Al₂O₃催化剂在炼油过程中因烧结或中毒失效后,废催化剂常被丢弃至炉渣中。

甲醇合成催化剂:含钼的钼基催化剂(如MoO₃-ZnO)在高温反应后部分钼挥发进入炉灰。

排放形式: 钼主要以MoO₃、MoS₂或钼酸盐(如CaMoO₄)形式存在。

2.耐腐蚀材料磨损

钼合金设备: 化工厂高温高压反应釜、管道常采用钼钢(如316L含Mo 2%-3%)或纯钼衬里,长期腐蚀后钼以氧化物(MoO₂)或金属颗粒形式进入炉渣。

防腐涂层: 钼酸盐缓蚀剂(如Na₂MoO₄)用于循环水系统,随废水进入污泥焚烧炉渣。

3.原料杂质

含钼矿石副产物: 使用钼伴生矿(如铜钼矿、铀钼矿)为原料时,钼以杂质形式(MoS₂、MoO₃)进入冶炼渣。

化工添加剂: 某些反应需添加钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄)或磷钼酸作为助剂,未完全反应的残留物进入废渣。

化工厂炉渣灰中回收钼是一项资源循环利用的重要工艺,通常涉及物理、化学或联合处理方法。以下是详细的步骤和技术要点:

1.原料分析与预处理

成分检测:通过XRF、ICP-MS等技术确定炉渣中钼的含量(通常以MoO₃或钼酸盐形式存在)及伴生元素(如Fe、Cu、Pb、Zn等)。

预处理:

破碎与研磨:将炉渣灰粉碎至合适粒度(如100-200目),提高后续反应的接触面积。

焙烧(可选):若存在有机杂质或硫化物,可在600-800℃下氧化焙烧,转化为易处理的氧化物。

2.钼的浸出

酸浸法: 常用盐酸(HCl)或硫酸(H₂SO₄)溶液(浓度10%-20%),在80-90℃下搅拌浸出数小时。 若钼以CaMoO₄(钼酸钙)形式存在,可加入Na₂CO₃(碳酸钠)转化为可溶的Na₂MoO₄。

碱浸法: 采用NaOH溶液(浓度10%-30%)处理,适合两性氧化物(MoO₃)。

氧化浸出:若含低价钼(如MoS₂),需加入氧化剂(H₂O₂、NaClO)促进溶解。

3.溶液净化与富集

中和沉淀:调节pH至3-4,去除Fe³⁺、Al³⁺等杂质(生成氢氧化物沉淀)。

溶剂萃取: 使用萃取剂(如Alamine 336、TBP)选择性分离钼,再用氨水反萃取。

离子交换:强碱性阴离子树脂吸附钼酸盐(MoO₄²⁻),后用NH₄Cl溶液洗脱。

离子交换树脂法是回收钼的高效方法之一,尤其适用于从低浓度含钼溶液(如浸出液或废水)中选择性吸附和富集钼。以下是详细的工艺流程和技术要点:

1. 离子交换树脂的选择

Tulsime® RCX-5143 是非常耐用的、大孔弱碱阴离子交换树脂,具有复杂的胺基团特征,属于苯乙烯--二乙烯基苯共聚物矩阵,以游离碱基形式存在。 这种树脂适用从酸性处理液中去除重金属,如钼和铼。

2.吸附工艺

溶液预处理

pH调节:将浸出液pH调至2.5-4.5(弱酸性),使钼以MoO₄²⁻或HMoO₄⁻形式存在。

过滤:去除悬浮物(避免树脂堵塞),SS(悬浮物)<10 mg/L。

动态吸附(柱操作)

流速控制:空塔流速(SV)5-15 BV/h(床体积/小时)。

3.洗脱与再生

洗脱剂选择 氨水-氯化铵混合液(常用): 浓度:2-4 mol/L NH₄OH + 1-2 mol/L NH₄Cl。

洗脱原理:NH₄⁺竞争吸附位点,MoO₄²⁻转化为(NH₄)₂MoO₄溶解。

氢氧化钠溶液(5%-10%): 适用于高浓度钼的洗脱,但可能引起树脂硅污染。

4.优势

高选择性:可从复杂溶液(含Cu、Fe、Zn等)中分离钼。

低浓度适用:处理钼浓度10-1000 mg/L的废水经济高效。

环保性:无有机溶剂污染,树脂可重复使用(寿命3-5年)。