Научно-исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

Ю. В. Соколова, профессор кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих технологических процессов, докт. техн. наук, эл. почта: sokolova.yv@misis.ru
Е. В. Богатырева, профессор кафедры цветных металлов и золота, докт. техн. наук, эл. почта: Нelen_Вogatureva@mail.ru

Молибдат кальция образует минерал повеллит, получается при окислительном обжиге некондиционных сульфидных молибденитовых концентратов и других молибденсодержащих материалов с кальцийсодержащими добавками (оксид и гидроксид кальция, хлорид кальция) в воздушной атмосфере при температурах 550–600 ^oC. Эффективное извлечение Мо из CaMoO₄ с количественным отделением примесей возможно при использовании растворов Na₂CO₃. Для определения оптимальных условий проведения этого процесса необходимы данные о выщелачивании CaMoO₄ в широком интервале концентраций Na₂CO₃ при повышенной температуре с определением состава твердой фазы, а также кинетических параметров процесса — скорости, лимитирующей стадии. Изучена кинетика выщелачивания CaMoO₄ в растворах Na₂CO₃ концентрацией 1,0–2,5 моль/л при температурах 60–90 ^oC. Установлено, что скорость процесса зависит от интенсивности перемешивания, увеличивается с ростом температуры и концентрации реагента в интервале 1,0–1,5 моль/л; при большем содержании Na₂CO₃ не влияет на скорость реакции. Определен кажущийся порядок реакции по реагенту в интервале концентраций Na₂CO₃ 1,0–1,5 моль/л; предложено уравнение для расчета скорости растворения CaMoO₄ в растворе Na₂CO₃ при температуре 80 oC. Установлено, что в интервале концентраций соды 1,0–1,5 моль/л при интенсивном перемешивании выщелачивание протекает в кинетическом режиме. Показано, что в изученном интервале концентраций Na₂CO₃ образование кальцита СаСО₃ протекает через стадию формирования его менее устойчивой фазы ватерита, и процесс сопровождается кристаллизацией двойных карбонатов натрия-кальция Na₂Са(CO₃)₂·nH₂O (n = 0, 2, 5). При концентрации соды >1,5 моль/л процесс лимитируется внутренней диффузией. В этой области скорость выщелачивания не зависит от концентраций Na₂CO₃. Образование двойных карбонатов приводит к дополнительному расходу соды, поэтому при работе в этой системе следует учитывать особенности растворения CaMoO₄ в растворах Na₂CO₃. Присутствие этих соединений в содовом растворе после выщелачивания молибдена при переработке молибден-содержащего сырья может повлиять на эффективность извлечения Мо из раствора известными способами, а также стать препятствием при организации возврата карбоната натрия на повторное выщелачивание.

Авторы выражают благодарность научному сотруднику Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» канд. физ.-мат. наук Т. А. Свиридовой за помощь при выполнении исследований.

1. Зеликман А. Н. Металлургия тугоплавких редких металлов. — М. : Металлургия, 1986. — 440 с.
2. Lasheen T. A., El-Ahmady M. E., Hassib H. B., Helal A. S. Molybdenum Metallurgy Review: hydrometallurgical routes to recovery of molybdenum from ores and mineral raw materials // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2015. Vol. 36, No. 3. P. 145–173.
3. Gudkova I Yu., Lempert D. B., Vusikhis A. S. Oxidative roasting of molybdenite concentrate with formation of calcium molybdate carried out in the mode of filtration combustion // Russian Chemical Bulletin. 2016. Vol. 65, No. 10. P. 2396–2399.
4. Singh S. M., Chetty J. M., Juneja S. J. C. et al. Studies on the processing of a low grade molybdenite concentrate by lime roasting // Minerals Engineering. 1988. No. 1 (4). P. 337–342.
5. Wang M., Wang X., Liu W. A novel technology of molybdenum extraction from low grade Ni – Mo ore // Hydrometallurgy. 2009. Vol. 97. P. 126–130.
6. Min G., Xiao-hui F., Xu-ling C. et al. Reaction mechanisms of low-grade molybdenum concentrate during calcification roasting process // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016. Vol. 26, No. 11. P. 3015–3023.
7. Харин Е. И., Халезов Б. Д., Зеленин Е. А. Разработка экологически чистой комплексной технологии переработки молибденового концентрата Южно-Шамейского месторождения // Известия вузов. Горный журнал. 2015. № 5. С. 129–134.
8. Wang X.-W., Peng J., Wang M.-Y. et al. The role of CaO in the extraction of Ni and Mo from carbonaceous shale by calcification roasting, sulfation roasting and water leaching // International Journal of Mineral Processing. 2011. Vol. 100. P. 130–135.
9. Белкина И. С., Соколова Ю. В. Спекание отработанного катализатора глубокой гидроочистки дизельного топлива Мо – Со/Al₂O₃ с кальцийсодержащими добавками // XII Конгресс обогатителей : сб. материалов. — М. : ИТЕП, 2019. С. 316–318. URL: http://basemine.ru/03/xii-kongress-obogatitelej-stransng-sbornik-materialov/ (дата обращения 30.01. 2020).
10. Киндяков П. С. Равновесие системы CaMoO₄ + Na₂CO₃ ↔ Na₂MoO₄ + СаCO₃ и некоторых других систем // Редкие металлы. 1934. № 4. С. 48–51.
11. Зеликман А. Н., Беляевская Л. В. Исследование реакций взаимодействия молибдатов кальция, меди и железа // Журнал прикладной химии. 1956. № 1. С. 11–17.
12. Рейнгольд Б. М. О взаимодействии молибдатов кальция, меди и железа с раствором карбоната натрия // Добыча и обработка руд редких, цветных и благородных металлов. Сб. трудов Иргиредмета. 1965. Вып. 13. С. 398–406.
13. Бусев А. И. Аналитическая химия молибдена. — М. : АН СССР, 1962. — 303 с.
14. Shelekhov E. V., Sviridova T. A. Программы для рентгеновского анализа поликристаллов // Metallography and heattreatment of metals. 2000. Vol. 42, No. 8. P. 309–313.
15. Chang R., Kim S., Lee S. et al. Calcium Carbonate Precipitation for CO₂ Storage and Utilization: A Review of the Carbonate Crystallization and Polymorphism // Frontiers in Energy Research. 2017. Vol. 5. P. 1–12.
16. Rodriguez-Blanco J. D., Shaw S., Benning L. G. The kinetics and mechanisms of amorphous calcium carbonate (ACC) crystallization to calcite, viavaterite // Nanoscale. 2011. No. 3. Р. 265–271.
17. Tasnuva Zakir. Evaluation and Control of Pirssonite Scale Formation in Green Liquor Systems of the Kraft Process : thesis Graduate Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry University of Toronto, for the degree of Masters of Applied Science. — Toronto : 2011. — 92 p.
18. Вольдман Г. М., Зеликман А. Н. Теория гидрометал лургических процессов. — М. : Интермет Инжиниринг, 2003. — 464 с.