Fundición de concentrado de molibdeno: tostación, lixiviación y reducción de hidrógeno

Formularios de piensos y productos

La alimentación primaria es molibdenita, MoS2, que contiene 59,94% de molibdeno y 40,06% de azufre por estequiometría. La fundición lo convierte en uno de tres productos comerciales: óxido de molibdeno técnico para la fabricación de acero, ferromolibdeno para el mismo mercado donde se prefiere una aleación maestra, o trióxido de molibdeno puro y molibdato de amonio para uso químico y en polvo metálico. El ferromolibdeno se comercializa según la norma ASTM A132 y, en el comercio internacional, según la norma ISO 5451, y los grados comerciales contienen aproximadamente entre un 60% y un 70% de Mo.

Tostado oxidativo

En la ruta convencional, la molibdenita se tuesta al aire hasta obtener arena tostada con molibdeno, de la cual se recupera el trióxido de molibdeno por sublimación o por vía húmeda. La tostación del concentrado convierte el sulfuro en óxido y rechaza el azufre como SO2 en el gas-liberado, que debe capturarse y tratarse. Dependiendo del equipo y de los aditivos utilizados, el proceso se opera como tostado en horno rotatorio, tostado en horno reflector, tostado en horno multicámara, tostado en lecho fluidizado o tostado en horno flash.

La selección del tostador es una función del grado de concentrado y del manejo del gas. Los tipos de hornos más antiguos son simples pero generan un gran volumen de polvo y humo, dan una menor recuperación de molibdeno y permiten que la mayor parte del renio en el concentrado se transmita al polvo de combustión en lugar de al producto recolectado. Para concentrados complejos y de baja-calidad, estas rutas son menos adecuadas que el lecho fluidizado o el tostado instantáneo, donde el volumen de gas por tonelada de alimentación es menor y la recuperación de renio del circuito de lavado es práctica.

Lixiviación, Purificación y Reducción

La calcina tostada se lixivia con amoníaco, que disuelve el molibdeno en forma de molibdato de amonio y deja residuos insolubles. La solución se purifica, luego se concentra y cristaliza para producir cristales de molibdato de amonio, o se acidifica para precipitar un molibdato que se separa de las impurezas solubles. Cualquiera de los productos se calcina hasta obtener trióxido de molibdeno puro.

Luego se produce molibdeno metálico mediante reducción con hidrógeno del trióxido. La reducción se lleva a cabo en dos etapas en la práctica convencional, primero a dióxido de molibdeno y luego a polvo metálico, porque una reducción de una sola etapa-es difícil de controlar y produce un polvo grueso y poco sinterizable. La temperatura de reducción y el punto de rocío del hidrógeno determinan el tamaño de las partículas del polvo, lo que a su vez determina el comportamiento de sinterización del siguiente compacto. Los productos laminados elaborados a partir de ese polvo se solicitan según ASTM B386 para placas, láminas, tiras y láminas y ASTM B387 para barras, varillas y alambres.

Alternativas hidrometalúrgicas

En la ruta del ácido nítrico, el autoclave convierte MoS2 en molibdato soluble utilizando aire u oxígeno como oxidante. El método consume un oxidante barato pero exige alta temperatura y presión, equipo de reacción robusto y control estricto de las condiciones de lixiviación, y conlleva riesgos de seguridad que han limitado su uso. La lixiviación con hipoclorito de sodio se aplica a materiales de baja-ley y relaves; disuelve el molibdeno fácilmente, pero el hipoclorito se descompone con el desprendimiento de oxígeno y también oxida otros sulfuros metálicos, cuyos hidróxidos pueden co-precipitar el molibdato y devolver el molibdeno al residuo. La lixiviación por electro-oxidación es una mejora en esa ruta, en la que el concentrado en suspensión se alimenta a una celda electrolítica que contiene una solución de cloruro de sodio y el hipoclorito generado anódicamente realiza la oxidación, lo que brinda una alta tasa de lixiviación, condiciones suaves y un control más fácil de la dirección y velocidad de la reacción.

Rutas emergentes y economía de la recuperación

Se utilizan otros dos enfoques. El concentrado de molibdenita se puede procesar sin tostación oxidante mediante lixiviación a presión de oxígeno directamente en trióxido de molibdeno puro. El mineral oxidado de baja-calidad se puede lixiviar con ácido sulfúrico y el molibdeno se recupera de la solución mediante intercambio iónico o extracción con solventes. En ambos casos, la economía depende de-la recuperación de subproductos, particularmente renio, y de si el sitio puede manejar las cargas de reactivos y efluentes que impone la ruta elegida.

Preguntas frecuentes

Q:¿Cuál es el contenido de molibdeno de la molibdenita?
R: MoS2 contiene 59,94% de molibdeno y 40,06% de azufre según estequiometría.

Q:¿Por qué el molibdeno se reduce en dos etapas?
R: La reducción del trióxido a dióxido y luego a metal proporciona un mejor control sobre el tamaño de las partículas del polvo y la sinterabilidad que un solo paso de reducción.

Q:¿Qué rutas de tueste son las menos adecuadas para el concentrado de baja-calidad?
R: Las rutas más antiguas de hornos multicámara y reflector, debido a su alta carga de polvo y humo, menor recuperación y pobre captura de renio.

Q:¿Cómo se recupera el molibdeno del licor de lixiviación de amoníaco?
R: El licor se purifica y luego se cristaliza como molibdato de amonio o se acidifica para precipitar un molibdato, y el producto se calcina hasta obtener trióxido de molibdeno.

Q:¿Qué especificaciones cubren los productos terminados de la fábrica?
A: ASTM B386 para placas, láminas, tiras y láminas; ASTM B387 para barras, varillas y alambres; ferromolibdeno según ASTM A132.