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%,S≤0.065%,P≤0.023%,Cu≤0.30%,SiO28%-14%,Pb0.2%-0.5%粒度不得大于20mm,10- 20mm 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:1.0-1.8mm 不超过 1%,0.5-1.0mm 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:Fe≥68%,S≤0.05%,P≤0.035%, C≤ 0.30%, Cu≤0.1%。
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 CaF≥90%, S≤0.05%,P≤0.05%,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) 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 6kg7)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+2O2 3kg 硝石放出氧量为:4NaNO3=2Na2O+4O2+2NO+N2 每批料放氧量总计:26+1.572+ 0.917+1.118=29.607(kg)B炉料还原剂的计算铝粒结合氧量为:还剩余氧量为:29.607-5.280=24.327(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:1.143×0.76+ 0.889×0.02=0.886(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:86.667-52-2=32.667(kg)由硅铁粉带入铁量为:28.28×0.21= 5.94( 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 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:102195.6+266662+ 17170+ 8716.9+25288.3=420032.8(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、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 22-6 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150-200mm,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,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2-10 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0.3-0.7kg3)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0.2-0.5kg。
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1-4 所示表 1-4合金与炉渣成分钼铁成分 /% Mo Si C S P Cu Su Sb As Pb 59-61 0.5-1.0 0.05-0.10 0.05-0.08 0.03-0.04 0.1-0.5 0.01-0.04 0.01-0.04 0.01-0.02 0.0001-0.005 炉渣成分 /% Mo SiO2 MgO Al2O3 FeO CaO S 0.01-0.35 58-63 1.0-2.0 11-15 16-24 3-5 0.01-0.03 合金锭在砂窝中冷却7-8h,用特制夹具起铁。
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,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40-50mm 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 339-350kg;铁鳞 250kg;钢屑 260-270kg;铝粒 45-60kg;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。