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1、炉外法生产钼铁工艺简介原料熟钼矿是生产钼铁的主要原料,是钼铁中的钼的来源,除要求品位高以外,对杂质也有严格的要求。一般成分为:Mo48%52%,S0.065%,P0.023%,Cu0.30%,SiO28%14%,Pb0.2%0.5%。粒度不得大于20mm,1020mm粒度不得大于总量的20%。硅铁粉是75%硅铁经破碎、球磨的粉状原料,用于还原熟钼矿、铁鳞等氧化物。硅铁粉在使用前必须有准确的硅、铝含量分析,含硅量要求为75%77%,粒度要求是:1.01.8mm不超过1%,0.51.0mm粒度的不超过10%,其余为0.5mm以下。粒度过大会造成钼铁含硅升高,使用含硅量高的硅铁粉效果比含硅量低的好。
2、铝粒要有准确的含铝量以作为配料计算的依据,其粒度要求在3mm以下。粒度过小,生产中不安全;过大,则对冶炼反应不利。铝粒的配加量要根据熟钼矿的温度、含钼量、生产规模、气温条件而定,一般每批料配入5-8kg。 铁鳞是轧钢、锻造时的氧化铁皮,是冶炼中的氧化剂及熔剂。在冶炼反应中约30%进入合金,是合金中铁的来源之一;约70%的铁鳞以FeO的形式进入炉渣,起稀释炉渣的作用。对铁鳞的要求:Fe68%,S0.05%,P0.035%,C0.30%,Cu0.1%。铁鳞在使用前须加热干燥去掉水分及油分,在生产中也可以使用铁矿,但铁矿含硫较高,现国内已很少使用。 钢屑是合金中铁的主要来源,要求含铁大于98%,一般
3、用碳素钢钢屑。 萤石粒度应在20mm以下,使用前要加热干燥,去掉水分,萤石中CaF90%,S0.05%,P0.05%,方可使用。炉料中萤石的配加量取决于实际炉渣情况和熟钼矿中SiO2的含量,一般配入量每批料2-3kg。硝石就是硝酸钠,当使用含钼低的熟钼矿时,常由于氧量不足,还原剂不能多加,而造成炉料发热量偏低,可用硝石作补热剂,每批料配加1-3kg。配料计算计算条件计算条件为:(1)以100kg熟钼矿为计算基础,并称其为一批料。(2)熟钼矿含52%Mo,生产出钼铁合金含Mo60%。(3)硅铁粉中含Si76%,Al2%,Fe21%。(4)铁鳞中Fe3O4含量95%。(5)钢屑中含Fe98%。(6
4、)根据炉料技术条件,确定每批炉料中加入铁鳞20kg,硝石3kg,萤石2kg,含Al99%的铝粒6kg。(7)熟钼矿中钼以MoO3存在,并100%被还原,其他氧化物还原不予考虑。(8)铁鳞中30%铁进入合金,70%以FeO形式进入炉渣。(9)硝石中含NaNO399%。(10)炉料发热量不低于2300kJ/kg。炉料用量计算A炉料放氧量计算100kg熟钼矿中放出氧量为:20kg铁鳞中放出氧量为:Fe3O4=3Fe+2O23kg硝石放出氧量为:4NaNO3=2Na2O+4O2+2NO+N2每批料放氧量总计:261.5720.9171.11829.607(kg)B炉料还原剂的计算铝粒结合氧量为:还剩余
5、氧量为:29.6075.28024.327(kg)这要由硅铁中硅与铝来结合。氧化1kg硅需氧量为:Si+O2=SiO2氧化1kg铝需氧量为:氧化1kg硅铁中硅与铝共需氧量为:1.1430.760.8890.020.886(kg)每批炉料需加硅铁量(硅铁过剩系数为1.03)为:C钢屑配入量的计算100kg熟钼矿可以产生出含Mo60%的钼铁合金量为:如果合金中杂质总量为2kg,需加铁量为:86.66752232.667(kg)由硅铁粉带入铁量为:28.280.215.94(kg)由铁鳞带入铁量为:每批料应配入钢屑量为:炉料配比根据上述计算,炉料配比为:熟钼矿100kg;硝石3kg;铝粒6kg;铁鳞
6、20kg;硅铁粉28.28kg;钢屑23.06kg;萤石2kg;总计182.34kg。热量验算AMoO3与铝反应放热氧化6kg铝粒需MoO3量为:放热量为:BMoO3与硅反应放热100kg熟钼矿中MoO3总量为:剩余的MoO与硅反应放热量为:CFe3O4还原为Fe放热DFe3O4还原为FeO放热ENaNO3与硅反应应放热每批炉料总放热量为:102195.6266662171708716.925288.3420032.8(kJ)炉料单位发热量为:熔炼操作炉料准备炉料要加工成合适粒度,然后要进行烘干,按配料比进行配料。炉料的准确称量是保证冶炼正常进行的先决条件。称量的顺序是熟钼矿、硝石、铝粒、铁鳞
7、、硅铁、钢屑、萤石。称好的炉料放入混料机内混料,混料时间约8min,混合均匀的炉料放入聚料斗内。配料工作是一项非常仔细、不容许有丝毫差错的工作,配料人员要精力集中、责任心强。尽可能采用电子自控装置。配料时应严格防火,因炉料易燃和粉尘易爆的特性,要求有严格的防火措施。混料工序要有严密的封闭排烟除尘设施。熔炉熔炉是冶炼钼铁的主要设备。熔炉外壳是用10mm钢板焊制的圆形筒,内衬耐火粘土砖,在距炉壳下缘100mm处开设一个直径120mm的放渣口。某厂4t批料的熔炉实际尺寸如图226所示。准备好的熔炉放在砂基上,在砂基中作成半球形的凹坑,用以容纳熔化的合金。容纳合金的凹坑称砂窝。用烘干的河砂作成砂窝、摆
8、正炉筒后将砂窝捣实,尤其是炉筒下缘与砂窝之间的结合处,要在里面捣高150200mm,外面捣高400mm以防止冶炼时炉渣由结合缝漏出。砂窝靠自然烘干,严禁用湿砂窝,否则会造成严重喷溅现象,甚至喷溅伤人。熔炼过程混合好的炉料装入熔炉内。第一料斗加好后应加入精整返回品、碎屑,铺成中空的环行一圈,不要靠近炉墙,以防粘结在炉壁不熔,也不能在中心不留反应通路,隔断反应。环形铺好后,再加入第二斗炉料,装好炉料后料面距炉子上缘不应少于500mm,以防反应时喷溅外溢。在炉料表面中心做一凹坑,加入点火混合物再用钢钎插入点火物中摇晃,使点火物与下部炉料相通。之后点火物中心加引火剂镁屑100g,摆正排烟罩后用红火点燃
9、,反应自动进行。反应过程的变化是由中心开始向下和向四周蔓延。正常反应时间小于10分钟。在前1/4时间反应平缓;在中间一段时间反应激烈,排出大量褐色浓烟,有沸腾和轻微喷溅现象;在后1/4时间反应减慢,火焰明亮,烟气转淡,反应结尾有明显亮光。冶炼过程正常标志是:(1)反应激烈,排出烟气浓厚,反应中不间断,不喷溅,反应结束明显,没有拖长现象,反应结束后,烟气发亮清透。(2)放渣时渣子流动性较好,稍有粘结现象。冷却后渣罐内渣子表面突起,有光泽,渣样呈深绿色。(3)拔起炉筒时有拉渣丝现象,钼铁锭上层渣盖微向下凹。(4)反应时间在210分钟范围内。冶炼过程不正常现象、原因、后果及处理方法为:(1)其他现象
10、正常,但大量喷溅。这是由于炉料潮湿或单位发热量过高或砂窝潮湿引起的。这种现象容易造成漏炉或炉料喷溅伤人,使合金含硅偏高。如果是发热量偏高,就要减少铝粒,增加硅铁粉的配入量;如果是炉料或砂窝潮湿,就要解决炉料和砂窝的干燥问题。(2)反应过于激烈,大量喷溅,反应时间很短,结束快;结束后烟气明亮,炉渣粘稠,色泽蓝绿,取出的小钼铁样冷却后易碎裂,断面有亮星呈银白色。这是还原剂过多的表现,常导致合金硅高钼底,这时必须减少还原剂的配入量,一般每批料减少0.30.7kg。(3)反应平稳,反应间断,烟气深褐色且上升缓慢。反应时间长,结束不明显且拖长。拔炉后,钼铁锭表层渣面出现气泡,并有冒火现象。在未冷的钼铁锭
11、中取出小块钼铁样冷却,后表层挂黑褐色的渣子,小钼铁样很硬,断面不整齐,呈灰黑色。这是还原剂不足的表现。这会导致合金含钼较高,含硅较低(低于0.05%),钼铁锭分层,冷却时极易生锈,精整困难、炉渣含钼高、金属颗粒多,这时必须增加还原剂,一般每批料增加0.20.5kg。(4)反应进行缓慢,无明显正常烟气,反应时间长。这是炉料发热量不足所致。这往往导致合金含钼高,含硅也高,铁锭分层或偏析,这时要检查炉料粒度、成分和含氧量,而后再根据具体情况调整配料比。反应结束后的30分钟为金属颗粒镇静沉降时间,以保证渣中含钼在0.35%以下。打开渣口,炉渣流入渣罐中,取样分析钼含量。高于0.35%的富渣要返回熔炼。
12、贫渣可以弃去或综合利用。放渣后,拔起炉筒,用铁勺从砂基上的金属锭中取铁样。合金表面光滑,微结绿渣,断口致密呈银灰色,结晶细小,无亮星,标志着钼铁质量良好。正常的合金、炉渣成分范围如表14所示。表14合金与炉渣成分钼铁成分/%MoSiCSPCuSuSbAsPb59-610.5-1.00.05-0.100.05-0.080.03-0.040.1-0.50.01-0.040.01-0.040.01-0.020.0001-0.005炉渣成分/%MoSiO2MgOAl2O3FeOCaOS0.01-0.3558-631.0-2.011-1516-243-50.01-0.03合金锭在砂窝中冷却78h,用特制
13、夹具起铁。在锭底部烧结砂层要刮掉,锭的上部渣盖要用耙子推掉,锭的上部渣盖要用耙子推掉,再用压缩空气把熔渣吹尽。在水箱中用水冷却30min,水冷合金自然炸裂易于精整。为防止合金水冷生锈,水冷时间不易过长,要在中心还红热时即终止水冷,在自然降温时,合金借自身余热将残余水分烘干。在精整前要取合金样进行分析,因为合金锭有偏析,所以应按下述方法取样:将金属锭平均分成三等分,在等分线上取三根金属柱,然后在这些金属柱上,自中心柱向边上柱的顺序分别均匀取4、3、2个试样,共计9个试样,然后混匀,每个样质量约200g,铁锭含钼偏析不得超过3%。合金成分有偏析,碳与硫偏析不大,只中心部位略微偏高。钼与硅的偏析较大
14、,钼含量在锭下部比上部高2%以上,而中心部位略微偏高,硅含量上部和中部位最高相差约0.7%。这些说明偏析是极为严重的。精整时除要打去合金上的残渣和内部夹渣外,合金锭还要破碎到4050mm后才能进行包装。冶炼1t55%Mo的标准钼铁单位消耗为:钼矿(按45%Mo折算,钼的回收率为98.33%)1213kg;75%硅铁339350kg;铁鳞250kg;钢屑260270kg;铝粒4560kg;萤石30kg;硝石40kg。提高钼回收率是提高钼铁经济效益的根本措施。生产中造成钼损失的主要途径是烟气带走损失和炉渣损失。烟气中的钼主要以氧化钼粉尘的形式存在;炉渣中的钼主要是以金属颗粒的形式存在。目前,我国有的厂家采用大布袋除尘器来回收冶炼烟气中的含钼粉尘,收到了良好的效果。炉渣中的钼可采用重选或磁选的方法来回收。在生产中要最大限度地把含钼金属颗粒从炉渣中沉降下来,这要求炉渣熔点低,不粘稠。因此,要使炉渣中的FeO含量保持在16%以上,并使炉料中的还原剂稍有过剩,具有足够的发热量。