钼是一种重要的有色金属，广泛用于现代科技的许多范畴。金属钼的工业出产道路为：首先将辉钼精矿在600～650℃下焙烧生成氧化钼，然后再提纯氧化钼，最后用H2复原得到金属钼粉。可是进程中存在三大问题：1、辉钼精矿氧化焙烧进程开释很多的二氧化硫，污染环境严峻；2、在辉钼矿氧化焙烧与进一步提纯进程中，钼的丢失比较严峻；3、MoO3在600℃时已明显提高，其蒸汽压在1151℃时即到达0.101 MPa，所以有必要在较低温度下（450～650℃）用将MoO3复原成安稳的MoO2，然后将MoO2在900～950℃下复原成金属钼。该工艺流程长、操作杂乱。
因而，一些研讨者测验寻觅新的金属钼提取工艺。这些研讨为拓荒新的金属钼出产工艺道路进行了有利的测验，可是研讨侧重于反响动力学机理分析，缺少系统的热力学分析，给新工艺道路的实验温度以及其它工况条件挑选带来困难。作者已对辉钼矿的碳热法与真空法非氧化焙烧道路进行了热力学分析。做为洁净动力的运用能够处理产品气体排放污染的问题。因而，本文将经过热力学分析，探讨了几种无SO2气体排放的辉钼矿氢复原出产金属钼新技术的可行性。
一、辉钼精矿直接氢复原
不必固硫剂，辉钼矿直接氢复原，其反响方程式为：
（1）
核算平衡时温度与系统气体成分之间的联系，得到方程：
式中：T为反响温度（K）；V（%H2S）和V（%H2）别离为平衡气体成分中H， S和H2的体积百分含量。
由式（1）可知，该反响想在可行温度规模内进行有必要把PH2S/ PH2比值控制在很小的规模，这样才干使得反响吉布斯自由能小于零。例如，反响想在温度别离为1100K和1300K时进行，有必要把该比值别离控制在低于1.06×10－3和6.15×10－3。可见，不必固硫剂，直接用H2复原辉钼精矿的反响是很难进行的。反响平衡时，气体成分中H2含量很高。在实践出产中，反响是远离平衡的，这使得气体成分中H2含量更高。所以想在可行温度下用H2复原辉钼精矿有必要要加人固硫剂。
二、氧化钙做固硫剂氢复原辉铂矿
氧化钙做固硫剂，氢复原辉钼矿反响方程式为：
式中：ηH2为利用率；V（％H2O）和V（%H2）别离标明平衡气体成分中H2O和H2的体积百分含量。
核算平衡时温度与HZ利用率之间的联系。得到方程：
依据式（3）与式（5），能够得到图1。能够看出，当温度小于1200 K时，跟着温度的添加H2利用率添加很快，之后增长速度则趋于平缓，标明在H2复原辉钼矿进程中加人CaO作为固硫剂比没有CaO加入时反响简单，且用CaO做固硫剂能够把硫以安稳的CaS方式固定下来，一起气体产品为无污染的H2O，避免了有毒气体H2S的污染。
图1 氧化钙做固硫剂H2利用率与温度联系
三、碳酸钠做固硫剂辉铂矿氢复原
（一）氢复原进程气体组分的改变规则
碳酸钠做固硫剂，辉钼矿氢复原的反响方程式为：
恒压下，式（6）温度与平衡气体体积百分含量之间的联系如图2所示；恒温下，压力与平衡气体体积百分含量之间的联系卜如图3所示。
图2 温度与平衡气体成分联系
图3 压力与平衡气体成分联系
由式吉布斯自由能能够看出，反响为吸热反响，在相同压力下，跟着温度的升高平衡常数是逐步添加的，这就使得平衡气体成分中复原剂H2的含量逐步下降，而H2O和CO气体含量添加。由图2可见，当压力为0.1 MPa时，温度为1073K和l173 K时，对应H2的体积百分含量为别78.8％和61.0％，H20为14.1％和26.O％，CO为7.1％和13.10％。由反响公式可见，当温度不变，跟着压力的下降，气氛中H2O和CO体积百分含量添加，H2体积百分含量下降。由图3可知，当温度为1173K时，压力为0.01 MPa和0.001MPa时，对应H2的体积百分含量为别38.5％和18.6％，H2O为41.0％和54.3％，CO为20.5％和27.1％。
（二）温度、压力对气体利用率的影响
常压下，式（6）的反响开端温度为1380K，产品为金属钼和，溶于水而金属钼则不溶于水。别的，辉钼矿中的首要杂质SO2也易于和碳酸钠反响生成硅酸钠，它也是溶于水的。因而能够经过水洗的办法得到纯洁的金属钼粉。其平衡常数在1100K和1200 K时别离为2.0×10－5和1.6×10－3，平衡常数很小，阐明气体产品中H2含量较高，H2利用率低。因为，反响一起受温度和压力的影响，当压力不变，温度上升时，平衡常数增大，H2利用率上升；当温度不变，压力下降时，反响平衡向右移动，H2利用率增大。所以现核算不同压力下，温度与H2利用率之间的联系。得到方程：
依据式（6）和式（7），能够得到图4。因为Na2CO3的熔点为1131K，当温度超越Na2CO3熔点时，反响就会有液相生成，就会分层，对反响晦气，所以反响一般挑选在Na2CO3熔点以下温度进行。可是假如温度挑选过低会使反响速率缓慢和H2利用率低。常压下，温度为1073K时，H2的平衡利用率只要15.2％。而当压力下降为。0.001MPa时，在1073K时H2的平衡利用率能够到达51.3％。
图4 不同压力下温度与H2利用率联系
从图4能够看出，相同温度下，当压力从0.05MPa下降到0.01MPa和从0.005 MPa下降到0.001MPa，H2平衡利用率添加很快。
四、定论
（一）不必固硫剂，辉钼矿直接氢复原反响是很难进行的；
（二）用CaO做固硫剂，辉钼矿氢复原反响比无CaO加入时简单进行，1100K，1200 K和1300 K平衡时H2利用率别离能够到达50%、60％和67.7％；
（三）用Na2CO3做固硫剂，辉钼矿氢复原反响产品经过水洗能够得到纯钼粉。利用率受温度和压力影响，跟着温度的添加，利用率上升很快；跟着压力的下降，利用率添加。
因而，一些研讨者测验寻觅新的金属钼提取工艺。这些研讨为拓荒新的金属钼出产工艺道路进行了有利的测验，可是研讨侧重于反响动力学机理分析，缺少系统的热力学分析，给新工艺道路的实验温度以及其它工况条件挑选带来困难。作者已对辉钼矿的碳热法与真空法非氧化焙烧道路进行了热力学分析。做为洁净动力的运用能够处理产品气体排放污染的问题。因而，本文将经过热力学分析，探讨了几种无SO2气体排放的辉钼矿氢复原出产金属钼新技术的可行性。
一、辉钼精矿直接氢复原
不必固硫剂，辉钼矿直接氢复原，其反响方程式为：
（1）
核算平衡时温度与系统气体成分之间的联系，得到方程：
式中：T为反响温度（K）；V（%H2S）和V（%H2）别离为平衡气体成分中H， S和H2的体积百分含量。
由式（1）可知，该反响想在可行温度规模内进行有必要把PH2S/ PH2比值控制在很小的规模，这样才干使得反响吉布斯自由能小于零。例如，反响想在温度别离为1100K和1300K时进行，有必要把该比值别离控制在低于1.06×10－3和6.15×10－3。可见，不必固硫剂，直接用H2复原辉钼精矿的反响是很难进行的。反响平衡时，气体成分中H2含量很高。在实践出产中，反响是远离平衡的，这使得气体成分中H2含量更高。所以想在可行温度下用H2复原辉钼精矿有必要要加人固硫剂。
二、氧化钙做固硫剂氢复原辉铂矿
氧化钙做固硫剂，氢复原辉钼矿反响方程式为：
式中：ηH2为利用率；V（％H2O）和V（%H2）别离标明平衡气体成分中H2O和H2的体积百分含量。
核算平衡时温度与HZ利用率之间的联系。得到方程：
依据式（3）与式（5），能够得到图1。能够看出，当温度小于1200 K时，跟着温度的添加H2利用率添加很快，之后增长速度则趋于平缓，标明在H2复原辉钼矿进程中加人CaO作为固硫剂比没有CaO加入时反响简单，且用CaO做固硫剂能够把硫以安稳的CaS方式固定下来，一起气体产品为无污染的H2O，避免了有毒气体H2S的污染。
图1 氧化钙做固硫剂H2利用率与温度联系
三、碳酸钠做固硫剂辉铂矿氢复原
（一）氢复原进程气体组分的改变规则
碳酸钠做固硫剂，辉钼矿氢复原的反响方程式为：
恒压下，式（6）温度与平衡气体体积百分含量之间的联系如图2所示；恒温下，压力与平衡气体体积百分含量之间的联系卜如图3所示。
图2 温度与平衡气体成分联系
图3 压力与平衡气体成分联系
由式吉布斯自由能能够看出，反响为吸热反响，在相同压力下，跟着温度的升高平衡常数是逐步添加的，这就使得平衡气体成分中复原剂H2的含量逐步下降，而H2O和CO气体含量添加。由图2可见，当压力为0.1 MPa时，温度为1073K和l173 K时，对应H2的体积百分含量为别78.8％和61.0％，H20为14.1％和26.O％，CO为7.1％和13.10％。由反响公式可见，当温度不变，跟着压力的下降，气氛中H2O和CO体积百分含量添加，H2体积百分含量下降。由图3可知，当温度为1173K时，压力为0.01 MPa和0.001MPa时，对应H2的体积百分含量为别38.5％和18.6％，H2O为41.0％和54.3％，CO为20.5％和27.1％。
（二）温度、压力对气体利用率的影响
常压下，式（6）的反响开端温度为1380K，产品为金属钼和，溶于水而金属钼则不溶于水。别的，辉钼矿中的首要杂质SO2也易于和碳酸钠反响生成硅酸钠，它也是溶于水的。因而能够经过水洗的办法得到纯洁的金属钼粉。其平衡常数在1100K和1200 K时别离为2.0×10－5和1.6×10－3，平衡常数很小，阐明气体产品中H2含量较高，H2利用率低。因为，反响一起受温度和压力的影响，当压力不变，温度上升时，平衡常数增大，H2利用率上升；当温度不变，压力下降时，反响平衡向右移动，H2利用率增大。所以现核算不同压力下，温度与H2利用率之间的联系。得到方程：
依据式（6）和式（7），能够得到图4。因为Na2CO3的熔点为1131K，当温度超越Na2CO3熔点时，反响就会有液相生成，就会分层，对反响晦气，所以反响一般挑选在Na2CO3熔点以下温度进行。可是假如温度挑选过低会使反响速率缓慢和H2利用率低。常压下，温度为1073K时，H2的平衡利用率只要15.2％。而当压力下降为。0.001MPa时，在1073K时H2的平衡利用率能够到达51.3％。
图4 不同压力下温度与H2利用率联系
从图4能够看出，相同温度下，当压力从0.05MPa下降到0.01MPa和从0.005 MPa下降到0.001MPa，H2平衡利用率添加很快。
四、定论
（一）不必固硫剂，辉钼矿直接氢复原反响是很难进行的；
（二）用CaO做固硫剂，辉钼矿氢复原反响比无CaO加入时简单进行，1100K，1200 K和1300 K平衡时H2利用率别离能够到达50%、60％和67.7％；
（三）用Na2CO3做固硫剂，辉钼矿氢复原反响产品经过水洗能够得到纯钼粉。利用率受温度和压力影响，跟着温度的添加，利用率上升很快；跟着压力的下降，利用率添加。
