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我国为钼资源大国,储量居世界第一位。辉钼矿为自然界中工业价值最高、分布最广的含钼矿物,也是制备金属钼和钼系化合物产品的初级原料。传统辉钼矿氧化焙烧分解工艺存在资源利用率低、排放的低浓度二氧化硫气体回收成本高等弊端,而采用酸碱介质氧压浸出分解辉钼矿工艺存在浸出介质消耗量大、液相中的钼回收成本高等问题。为实现辉钼矿的高效分解和钼硫资源的综合利用,本论文提出氧压水浸法分解辉钼矿提取分离钼硫资源的新工艺,以辉钼矿在H2O-O2体系下的氧化分解和离子交换法分离浸出液中的钼为主线,重点研究了辉钼矿在H2O-O2体系中氧化分解的热力学、分解规律和动力学,分析了氧化产物在固液两相的分配规律,探讨了离子交换法分离酸性浸出液中钼组份的工艺条件和动力学,并探索了浸出液中硫酸的综合利用途径。本论文取得了如下进展:1、讨论了辉钼矿在H2O-O2体系中的氧化分解热力学。通过分析在H2O-O2体系中辉钼矿主成分MoS2及 FeS2、Cu2S等杂质组份可能发生化学反应的热力学趋势和热量变化,明确了辉钼矿氧压水浸分解过程中Mo和S的可能存在物相及反应路径。2、研究了辉钼矿在H20-O2体系中氧化分解的工艺与动力学。在液固比6:1、氧气分压1 MPa、搅拌速率600 rpm、辉钼矿粒度-250目、反应温度200℃等优化的工艺条件下,经120 min的反应时间后,钼氧化率可达到99%以上。在180～220℃,辉钼矿的氧压分解过程符合未反应收缩核模型,其速率控制步骤为表面化学反应。辉钼矿中的伴生组分较易被浸出,而伴生组分镁约有41.7%～57.4%在氧化分解过程中被浸出。3、分析了辉钼矿氧压水浸过程的机理。研究结果表明,氧压水浸过程主要由辉钼矿的氧化分解和钼氧化产物的溶解两部分组成。氧化分解过程中钼被氧化为MoO3 2H2O,与Mg3Si4O10(OH)2 一起进入渣相;硫被氧化为S042-和HSO4-,进入液相。氧化产物MoO3·2H2O在浸出液中的溶解量和存在形式与浸出液的酸度有关:随着酸度的增加,溶液中的钼由MoO42-和H2Mo7O244-转变为MoO22+和Mo36O1128-;钼在溶液中的溶解量随着酸度的增加呈现先降低后增加的抛物线趋势。温度、氧气分压、搅拌强度和矿物粒度只影响氧化产物的溶解速率,并不影响溶解量。液固比会影响浸出体系中钼的总含量和浸出液的酸度,因而同时影响MoO3·2H2O的溶解速率和溶解量。4、探讨了离子交换法分离酸性浸出液中钼组份的工艺条件和动力学。采用D301R离子交换树脂直接吸附酸性浸出液中的钼离子,静态吸附实验表明树脂在酸性浸出液中的饱和吸附容量为499.6 mg/g。中断法和无限浴吸附实验表明,吸附过程受树脂内扩散控制,树脂粒度为0.9～1.2 mm和0.6～0.9 mm时,吸附过程的表观活化能分别为25.47 kJ/mol和20.38 kJ/mol;连续上柱吸附实验表明逆流进料方式可强化吸附效果,树脂工作容量由顺流吸附时的142.83 mg/g提高到285.66 mg/g;通过解吸实验确定了载钼树脂的解吸条件,为批量连续流程设计提供理论依据。5、开展了辉钼矿氧压水浸法分解工艺的全流程优化。采取循环浸出的方法降低了氧压水浸工艺用水量。氧压水浸渣洗水中钼含量少,酸度小,成分稳定,可实现循环浸出率96%以上,适合作为循环浸出介质。氧压水浸渣中杂质(Cu,Al,Mg等)含量低,氨浸后得到的钼酸铵溶液浓度约300～350 g/L,Cu和Al含量均小于10 mg/L,可直接制备钼酸铵产品;氨浸渣为无毒无害的硅镁渣,可直接堆存或排放。6、探索了浸出液中硫酸的综合利用途径。开展了黄铜矿和辉钼矿、软锰矿(二氧化锰)和辉钼矿在H2O-O2体系中联合浸出的工艺研究,提出了将辉钼矿在H2O-O2体系中氧化浸出的酸性浸出液作为氧化铜矿浸取剂的新思路,为辉钼矿中硫资源的综合利用提供了新途径。