Исследование кинетики окисления молибденитового концентрата при спекании с оксидом кальция

Молибденитовые концентраты (МК) перерабатывают пиро- и гидрометаллургическими способами. Первой стадией переработки МК является обжиг при температуре 600 °С с образованием SO₂ и огарка.

Целью работы являлось изучение окислительного спекания МК с оксидом кальция. Термодинамическая оценка взаимодействия MoS₂ c О₂ по уравнению MoS_2(т) + 3CaO_(т) + 9/2O_{2 (г)} = CaMoO_4(т) + 2CaSO_4(т) показала, что при температуре 25 – 700 ^оС процесс экзотермичен и характеризуется значительной убылью ∆G; величина константы равновесия велика (lgk = 308 – 161), т.е. процесс кинетически необратим.

Использовали МК с содержанием Мо 49,5%, 41,2% S и c размером частиц, %: 1- 5 мкм - 51, 5-10 мкм – 46,  >10 мкм - 2. Результаты дериватографического исследования смеси МК с СаО показали, что процесс имеет экзотермический характер и протекает при температурах 451 – 715^оС.

Исследована  кинетика процесса. Установлено, что скорость процесса до температуры 540 ^оС мала; при температурах 540-600 °С процесс протекает за 40-15 минут соответственно. По данным РФА и СЭМ - микроскопии установлено, что продуктами являются CaMoO₄ и CaSO₄, а при 550 °С в спеке также присутствует MoO₃.  Сильная зависимость скорости процесса от температуры, результаты обработки кинетических данных по уравнению Яндера, а также величина энергии активации (27,2 кДж/ моль MoS₂) позволяют сделать вывод о лимитировании процесса внутренней диффузией.

Изучено влияние отношения МК : СаО на степень окисления сульфид-иона в сульфат-ион. Показано, что в количественное окисление сульфидной серы до сульфат-иона достигается при 35%-ном от стехиометрии избытке СаО. Таким образом, переработка МК может осуществляться без выброса SO₂, что позволит создать более экологичный процесс производства ферромолибдена.