Способ получения трехокиси молибдена и устройство для его осуществления

Способ получения трехокиси молибдена и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретения относятся к области металлургической переработки молибденсодержащих материалов, в частности отходов производства.

В хозяйстве России имеется большое количество отходов производства в виде молибденсодержащих катализаторов.

Известны гидрометаллургические методы переработки вышеуказанных отходов производства. Однако они отличаются высокой трудоемкостью и себестоимостью изготовления товарной продукции из-за значительных затрат, необходимых на приобретение дорогостоящих химических реагентов, на осуществление операций выщелачивания, осаждения, фильтрации, прокалки осадка, а также на утилизацию образующихся жидких отходов (А.Н.Зеликман. Молибден. М., "Металлургия", 1970).

Известен способ получения чистой трехокиси молибдена возгонкой и испарением из расплава при температуре 800-1150°С в течение 1,5-4 часов (Химия и технология редких и рассеянных элементов. Под ред. К.А.Большакова, М., "Высшая школа", 1976, ч.III, с.196).

Известный способ не обеспечивает получения чистой трехокиси молибдена из отработанных молибденсодержащих катализаторов из-за загрязнения товарного продукта сопутствующими примесями, содержащимися в отработанных катализаторах и возгоняющихся при указанных параметрах совместно с трехокисью молибдена.

Известен способ возгонки трехокиси молибдена из молибденовых огарков, включающий загрузку в печь, нагрев до температуры 1000-1150°С, пропитку расплавленной трехокисью молибдена слоя песка, подачу воздуха в печь и улавливание возгонов на фильтре (А.Н.Зеликман. Молибден. М., "Металлургия", 1970, с.87).

Известный способ не обеспечивает получения чистой трехокиси молибдена из отработанных молибденсодержащих катализаторов из-за загрязнения товарного продукта сопутствующими примесями, содержащимися в отработанных катализаторах и возгоняющихся совместно с трехокисью молибдена.

Известен способ получения трехокиси молибдена из металлических отходов, включающий загрузку отходов в печь, нагрев до 900°С, подачу воздуха в печь, повышения температуры в печи до 1100-1200°С, образование парогазовой смеси в печи, охлаждение ее холодным воздухом до 90°С, улавливание пыли в мешочном фильтре (А.Н.Зеликман. Молибден. М., "Металлургия", 1970, с.91-93).

Известный способ не обеспечивает получения чистой трехокиси молибдена из отработанных молибденсодержащих катализаторов из-за загрязнения товарного продукта сопутствующими примесями, содержащимися в катализаторах и возгоняющихся совместно с трехокисью молибдена.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, относящемуся к способу, является способ получения трехокиси молибдена из обожженного молибденового концентрата, включающий загрузку концентрата в печь, нагрев до температуры возгонки, возгонку трехокиси молибдена при температуре 900-1000°С, подачу воздуха в печь и улавливание возгонов в мешочный фильтр (А.Н.Зеликман. Молибден. М., "Металлургия", 1970, с.90).

Данный способ не обеспечивает получения чистой трехокиси молибдена из отработанных молибденсодержащих катализаторов из-за загрязнения товарного продукта сопутствующими примесями, содержащимися в отработанных катализаторах и возгоняющихся при известных параметрах совместно с трехокисью молибдена.

Известно устройство для получения трехокиси молибдена в виде карусельной электропечи, содержащее вращающийся кольцевой под, покрытый слоем кварцевого песка, силитовые нагреватели, систему подачи воздуха в печь и систему улавливания возгонов в виде труб, общего коллектора, кулеров и мешочных фильтров (А.Н.Зеликман. Молибден. М., "Металлургия", 1970, с.87). Это устройство не обеспечивает получения чистой трехокиси молибдена из отработанных молибденсодержащих катализаторов.

Известно устройство для получения трехокиси молибдена из металлических отходов, содержащее печь, систему подачи воздуха и газа в печь, систему подачи холодного воздуха, камеру смешивания с холодным воздухом, систему улавливания возгонов, состоящую из трубопроводов, вентилятора, рукавного фильтра, механизма встряхивания, шибера и системы подачи воздуха для продувки в рукавный фильтр (А.Н.Зеликман. Молибден. М., "Металлургия", 1970, с.91-93).

Данное устройство не обеспечивает получения чистой трехокиси молибдена из отработанных молибденсодержащих катализаторов.

Известно устройство для получения трехокиси молибдена в виде вращающейся электрической печи, установленной под углом 35°С, содержащее нагреватели, тигель, систему подачи воздуха в тигель, через трубку, и систему улавливания возгонов, состоящую из зонта, установленного над печью, вентилятора, мешочного фильтра (А.Н.Зеликман. Молибден. М., "Металлургия", 1970, с.89-90).

Указанное устройство не обеспечивает получения чистой трехокиси молибдена из отработанных молибденсодержащих катализаторов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является известное устройство для получения трехокиси молибдена в виде электропечи с нагревателями, содержащее систему подачи воздуха в печь и систему улавливания возгонов, состоящую из трубопроводов, общего приемного коллектора, кулеров и мешочных фильтров (Химия и технология редких и рассеянных элементов. Под ред. К.А.Большакова. М., "Высшая школа" 1978, ч.III, с.196-197).

Известное устройство не обеспечивает получения чистой трехокиси молибдена из отработанных молибденсодержащих катализаторов.

Задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является снижение себестоимости изготовления трехокиси молибдена при обеспечении ее высокой чистоты по примесям, в частности S, Ni, Co. В особенности при получении из отходов в виде отработанных молибденсодержащих катализаторов.

Технический результат достигается тем, что

1. В отличие от наиболее близкого способа получения трехокиси молибдена, включающего загрузку исходных молибденсодержащих продуктов в печь, нагрев до температуры возгонки, возгонки трехокиси молибдена, подачу воздуха в печь и улавливание возгонов, по заявляемому способу возгонку трехокиси молибдена осуществляют в две стадии: первая стадия при температуре 550-600°С в течение 1-2 часов и вторая - при температуре 1000-1100°С в течение 2-4 часов, причем улавливание возгонов на первой стадии производят в отдельную систему улавливания возгонов примесей, в которой поддерживают температуру не менее 200°С, а воздух в печь подают на второй стадии.

2. В отличие от наиболее близкого устройства для получения трехокиси молибдена, содержащего электропечь с нагревателями, систему подачи воздуха в печь и систему улавливания возгонов, по заявляемому изобретению электропечь выполнена с двумя режимами нагрева до 550-600°С и 1000-1100°С, система улавливания возгонов состоит из заслонки, циклона, рукавного фильтра, связанных между собой трубопроводами, и оборудована дополнительной системой улавливания возгонов примесей, состоящей из заслонки, циклона с нагревателем, связанных трубопроводами, и имеющей общие выход из печи и вход в вентиляцию с системой улавливания возгонов.

Проведение в заявляемом способе процесса возгонки трехокиси молибдена в две стадии при температурах 550-600°С в течение 1-2 часов и 1000-1100°С в течение 2-4 часов и улавливания возгонов на первой стадии в отдельную систему улавливания возгонов примесей в которой поддерживают температуру не менее 200°С, позволяет удалить основную часть примесей на первой стадии, произвести возгонку чистой трехокиси молибдена на второй стадии. Поддерживание температуры не менее 200°С в системе улавливания возгонов примесей позволяет исключить их кристаллизацию на стенках оборудования и максимально удалить из печи. Для этого в заявляемом устройстве предусмотрена дополнительная система для улавливания возгонов примесей, состоящая из заслонки, циклона с нагревателем, связанных трубопроводами, и имеющая общие выход из печи и вход в вентиляцию с системой улавливания возгонов.

Таким образом, заявляемые изобретения позволяют получать чистый товарный продукт, не требующий дополнительной очистки от примесей и снизить тем самым себестоимость его изготовления, т.к. в этом случае исключаются дополнительные затраты на дополнительную очистку товарного продукта от примесей.

Заявляемый способ осуществляли следующим образом. Перерабатывали отработанные молибденсодержащие катализаторы следующего химического состава: Мо - 8,8 мас.%, Ni - 4,0 мас.%, S - 2,8 мас.%, Al₂О₃ - остальное. По заявляемому способу в лабораторную печь загружали 100 г отработанного молибденсодержащего катализатора. Печь нагревали до температуры первой стадии возгонки, осуществляли заданную выдержку при данной температуре, улавливали возгоны примесей трехокиси молибдена в циклоне. Затем повышали температуру до температуры второй стадии возгонки, подавали воздух в печь, осуществляли выдержку при данной температуре. Пропускали возгоны трехокиси молибдена через циклон и улавливали их в рукавном фильтре. Получили 8,0 г чистой трехокиси молибдена. В процессе выполнения данной работы варьировали параметры процесса:

- температура первой стадии возгонки 550; 600°С;

- время выдержки 1; 2 часа;

- температура второй стадии возгонки 1000; 1100°С;

- время выдержки 2; 4 часа;

- температура в системе улавливания возгонов примесей: 200; 250°С.

В ходе выполнения данной работы определяли себестоимость изготовления 1 кг трехокиси молибдена и ее химический состав по стандартным методикам.

Для получения сравнительных данных получали трехокись молибдена по наиболее близкому способу. В лабораторную печь загружали 100 г отработанного молибденсодержащего катализатора. Нагревали печь до температуры 900-1000°С, подавали в печь воздух и улавливали возгоны трехокиси молибдена в мешочный фильтр. Получили 10,7 г трехокиси молибдена, загрязненной примесями.

Результаты исследований приведены в таблице.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что заявляемый способ отличается от наиболее близкого меньшей себестоимостью изготовления 1 кг трехокиси молибдена (83,6-85,3% вместо 100% наиболее близкого аналога) и более высокой чистотой товарного продукта по содержанию следующих примесей: S, Co, Ni.

Таблица
Номер опыта	Вариант способа	Параметры изготовления	Относительная себестоимость изготовления 1 кг трехокиси молибдена, отн.%	Химический состав товарного продукта, мас.%
Температура первой стадии возгонки, °С	Время выдержки, ч	Температура второй стадии возгонки, °С	Время выдержки, ч	Температура в системе улавливания возгонов примесей, °С	Мо	S	Ni	Co
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Заявляемый	550	1	1000	2	200	83,6	66,0	0,07	0,01	0,015
2	Заявляемый	600	2	1100	4	250	85,3	66,5	0,0095	0,01	0,015
3	Наиболее близкий			900-1000	2		100	64,0	1,31	0,02	0,024

Оптимальными параметрами процесса получения трехокиси молибдена являются следующие:

- Температура первой стадии возгонки 550-600°С.

- Время выдержки 1-2 часа.

- Температура второй стадии возгонки 1000-1100°С.

- Время выдержки 2-4 часа.

- Температура в системе улавливания примесей - не менее 200°С.

Для осуществления способа было создано устройство по получению чистой трехокиси молибдена возгонкой с производительность 10 т/год.

На чертеже схематично представлено заявляемое устройство.

Заявляемое устройство состоит из электропечи 1 с нагревателями, системы 2 подачи воздуха в печь и системы 3 улавливания возгонов, которая состоит из заслонки 4, циклона 5, рукавного фильтра 6, связанных между собой, с печью 1 и с вентиляцией трубопроводами 9.

Заявляемое устройство работает следующим образом. В печь 1 загружают отработанные молибденсодержащие катализаторы в количестве 100 кг и включают нагрев. Печь 1 нагревают до температуры 550-600 С возгона примесей (первый этап возгонки). Одновременно нагревают систему улавливания возгонов примесей до температуры не менее 200°С. Открывают заслонку 7, возгоны примесей поступают в вентиляцию, где они и улавливаются.

После того как все примеси, которые можно извлечь на заявленных режимах, из отработанных катализаторов удалены, заслонку 7 перекрывают, нагреватели циклона 8 отключают. Печь 1 нагревают до температуры 1000-1100°С (второй этап возгонки). Подают воздух в печь через систему 2, открывают заслонку 4 и возгоны трехокиси молибдена поступают предварительно в циклон 5, дополнительно очищаются и далее поступают в рукавный фильтр 6, где они и улавливаются. Отработанный воздух сбрасывается в вентиляцию. Полученная трехокись молибдена извлекается из рукавного фильтра, контролируется ее химический состав и далее она в качестве товарного продукта направляется к заказчику.

Заявляемый способ и устройство осуществлены на ЗАО "Совлакс-Батарея" с проведением промышленных испытаний. Испытания показали высокое качество получаемой трехокиси молибдена в соответствии требованиям заказчиков при низкой себестоимости продукта.

1. Способ получения трехокиси молибдена, включающий загрузку исходных молибденсодержащих продуктов в печь, нагрев до температуры возгонки, возгонку трехокиси молибдена, подачу воздуха в печь и улавливание возгонов, отличающийся тем, что возгонку трехокиси молибдена осуществляют из отработанных молибденсодержащих катализаторов в две стадии: первая стадия при температуре 550-600°С в течение 1-2 ч и вторая - при температуре 1000-1100°С в течение 2-4 ч, причем улавливание возгонов на первой стадии производят в отдельную систему улавливания возгонов примесей, в которой поддерживают температуру не менее 200°С, а воздух в печь подают на второй стадии.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее электропечь, систему подачи воздуха в печь и систему улавливания возгонов, отличающееся тем, что электропечь выполнена с двумя режимами нагрева: до 550-600°С и 1000-1100°С, система улавливания возгонов состоит из заслонки, циклона, рукавного фильтра, связанных между собой трубопроводами, и оборудована дополнительной системой улавливания возгонов примесей, состоящей из заслонки, циклона с нагревателем, связанных трубопроводами, и имеющей общие выход из печи и вход в вентиляцию с системой улавливания возгонов.