鉬鐵生產工藝流程 一、鉬金屬特性介紹鉬的主要物理化學性質如下：相對原子質量95.95密度/（g/cm3）10.2熔點/K2883沸點/K5833熔化熱/（kJ/mol）7.37蒸發熱/（kJ/mol）536.3熵（298K時）/（J/（mol.K）28.61 鉬的熔點較高，在高溫下鉬的蒸氣壓很低蒸發速度小，鉬的最大特點是導電性強。鉬能耐無機酸的腐蝕，但能很快地溶解在硝酸及硫酸的混合溶液中。 鉬與鐵可按任何比例互溶。在14531813K范圍內，化合物MoFe（含Mo63.29）固態穩定。1753K以下即使處于固相也會結晶出Mo2Fe3。含鉬量大于50時，合金熔點顯著升高，如含鉬60的合金熔點為2073K，含鉬高的鉬鐵不能從爐內流出。 鉬與碳生成碳化物Mo2C和MoC。Mo2C的熔點為2653K，MoC的熔點為2843K，還可能生成復合碳化物Fe3Mo3C和Fe3CMo3C。鉬與硅生成Mo3Si、Mo5Si3、MoSi2。鉬與鋁生成MoAl。鉬與硫生成一系列的硫化物，MoS2、Mo2S3、MoS3，其中MoS2是主要的硫化物。含MoS2的鉬礦稱為輝鉬礦。當溫度大于673K時MoS2易氧化成MoO3和MoO2。 鉬與氧生成一系列的氧化物MoO3、MoO2、Mo2O3、Mo4O11等，其中最穩定的是MoO3和MoO2。MoO3具有明顯的酸性，稱為鉬酸酐，是淺綠色的粉未；加熱時呈鮮黃色。熔點978K，沸點1428K，生成熱746kJ/mo，密度4.4g/cm3，當溫度大于873K時MoO3就顯著升華。MoO3微溶于水，能溶于苛性堿、蘇打、氨的溶液中而生成鉬酸鹽。MoO2是紫褐色的粉末，并有金屬光澤。當溫度大于1273K時MoO2顯著升華，其生成熱為588.2kJ/mol，密度6.34g/cm3。MoO2不溶于水和堿性水溶液，也不溶于硫酸、鹽酸等酸中。 二、鉬精礦的氧化焙燒 鉬精礦中含MoS約75，因為含硫高不能用來直接冶煉鉬鐵和生產氧化鉬塊，所以必須經過氧化焙燒脫除硫才能使用。習慣上焙燒前的鉬精礦稱為生鉬精礦，焙燒后的鉬精礦稱為熟鉬礦或鉬焙砂。 往焙燒爐加精礦前，應按鉬含量和雜質含量進行配料，并要充分混合均勻，配好的料中鉬含量誤差在0.2之內，Mo45，Pb0.8，Cu0.6，SiO212，CaO3，H2O4。 1、單層爐焙燒鉬精礦 只有一層爐床的反射爐稱間層爐。一般單層爐參數為：爐床高850mm，爐床長6000mm，爐床寬1500mm，爐膛高500mm，爐門4個。 爐子用耐火粘土磚砌筑。在爐頭有燒煤的燃燒室及燃燒室下面的灰坑，中間是高約850mm，寬1500mm，長6000mm的爐床，爐子有爐頂和防止精礦落入燃燒室及水平煙道的擋墻，爐尾擋墻略高些。一般有4個爐門，習慣上把靠近尾部的爐門稱為第一爐門，靠近燃燒室的爐門稱為第四爐門，第一爐門裝進鉬精礦，第四爐門是出料用的，所有爐門都可用作攪拌和撥料用。在爐子末端有隔墻的坑，此處收集大粒的鉬塵，而后煙氣進入直立煙道部分，然后到主煙道水平部分，主煙道一直通到收塵室，單層爐一般水平煙道較長，以便煙塵的回收，最后煙氣進到煙筒。 精礦裝爐以前要經過2mm的篩子，以增大精礦與氣體的接觸面積，增加反應速度。 一次裝料約300kg，平鋪在第一爐門口區域內的爐床上，厚約65mm，連續焙燒約120分鐘向前撥到第二爐門口區域。約120分鐘再向前撥到第三爐門口區域。從每一爐門裝料，到第四爐門出爐，大致需8小時，第一爐門區域向前撥完料時，將準備好的精礦加到第一爐門口區域，連續地進行焙燒。 第一爐門口的氣體溫度為503573K，精礦溫度為453503K。第一爐門區域主要脫除油和水分，每隔30分鐘左右攪拌一次。第二爐門口的氣體溫度為673723K，精礦溫度為683733K。第二爐門區域主要是加熱精礦，并有脫硫反應的發生，每隔20分鐘攪拌一次。第三爐門口的氣體溫度為813853K，精礦溫度為823873K。第三爐門口區域脫除總硫量的75左右，每隔10分鐘攪拌一次。第四爐門口的氣體溫度為873953K，精礦溫度為883973K。第四爐門口區域靠近燃燒室，爐氣溫度較高，這里一直把精礦燒到含硫0.07以下才能出爐，每隔78分鐘攪拌一次。發生固化時要開大爐門不停地攪拌，直到分散時精礦已脫硫合格，此時應立即出爐。 各爐門的溫度控制可通過調節爐尾部的插板和燃燒室的供熱量來實現。盡量控制精礦溫度在923K以下以減少的揮發。單層爐焙燒鉬精礦回收率為94左右。 2、回轉窯焙燒鉬精礦 在國內用外加熱式回轉窯焙燒鉬精礦，回轉窯技術參數為：長度18000mm；直徑1100mm；轉速0.51r/min；傾角1。每小時加料190200kg，每臺窯日產氧化鉬砂3.84.5t。 窯內物料在窯體旋轉和傾斜作用下，由窯尾向窯頭運動。同時，輝鉬礦的氧化反應開始進行。根據MoS2在窯內發生的熱化學反應和加熱爐的熱效應作用，窯內大致可分成三段，每段的位置隨加料速度及精礦的物理性質及化學成分不同而有所變化： （1）預熱干燥帶。此段在窯尾部67m處，溫度在773923K之間，物料在這段里預熱干燥，除去油和水。 （2）反應帶。此段在窯中間45m處，溫度在9231073K，MoS2在這段達到燃點，主要靠本身的化學反應熱進行氧化反應生成鉬的氧化物。當物料的殘硫降至3.5以下時，不能靠反應熱脫硫，此時靠加熱爐供給的高溫，使殘硫繼續脫掉。 （3）冷卻帶。在窯頭78m處，溫度在9231023K之間，焙燒好的熟鉬礦在這段里降溫冷卻后出爐。 回轉窯焙燒鉬精礦，物料在爐內停留約4h。采用重力和旋風除塵器收塵。回轉窯焙燒鉬精礦回收率96.697.5，熟鉬礦含硫達到小于0.08以下，合格率達到90。回轉窯的窯體加熱部位容易被燒壞，一般3個月換一次。 3、多層爐焙燒鉬精礦 多層爐在國內外較普遍使用，是一種較好的焙燒設備。爐子是由內襯耐火粘土磚的筒形外殼鐵殼組成，爐子的中央裝有由電動機通過減速器帶動旋轉的中心軸，固定耙齒的耙臂固定在中心軸上，耙齒放在爐床上作圍繞中心軸的圓周運動。耙臂用從中心軸送入的空氣冷卻。 八層爐外徑6034mm，內徑為5034mm，總高度為12970mm，中心轉速為0.75、0.98r/min。 配好的爐料，借助料斗下的螺旋加料機加入爐內，根據需要調整加料速度把精礦加到第一層爐床的外緣，借助固定在耙臂上的帶有角度的耙齒撥料攪拌，爐料從爐床的外緣向爐子中心運動，最后從爐子中心軸附近的落料孔，落到爐子第二層爐床的內緣區域。由于耙子的攪拌拔料，爐料向爐床外緣運動，經落料孔落到第三層爐床的外緣區域，這樣精礦通過所有的爐床，焙燒合格的熟鉬精礦經第八層爐床落入下面的儲料罐中。 硫化鉬氧化時放出的熱量較大，故燃料消耗不大。焙燒爐用的煤氣經地下管道及配置在爐子四周的噴嘴引入爐內第六、七、八層。17層分別有出氣管道，廢氣經總管排出。每層設有爐門，供觀察爐況和調節溫度用。 由生產實踐可知，二、三層爐氣溫度稍底，爐料呈暗紅色，爐氣暢通有助于料粒呈疏松狀態，對維護爐子正常操作會起到良好的作用。上述溫度允許稍有不同，但爐溫過低，會使焙燒速度減慢和得不到低硫的焙砂；爐溫過高會由于三氧化鉬的揮發，使鉬的損失增加，而且爐料會燒結成塊，焙燒不透，又會引起爐床燒結精礦層的長起，加速耙齒的磨損，因此焙燒鉬精礦時應特別注意各層溫度的控制。 各層溫度可通過增減送入爐內的煤氣量，增減抽刀，開閉各層爐門及各層廢氣管道閥門的方法來調節。要增加37層各層的溫度，需要打開第八層小爐門和加大煤氣的供給量或關上心、七層的廢氣閥門；要提高六、七層溫度，需加大煤氣消耗量。如果上述方法達不到預期的效果，欲增加各層溫度必須減小抽刀。要降低溫度必須增加抽刀。為降低25層過高的溫度，應加入返回品，必要時可打開3、4層小爐門。 爐中12層是預熱區域，35層是主要的脫硫區域，68層是脫除殘硫的區域。把固化層控制在第六層有利于氧化去硫，因此，當固化層移到第五層或第七層時，應采用降低吸力或增加吸力的辦法調整。 隨著焙燒的進行，精礦外表特征也發生變化，焙燒好的熟鉬礦在熱時呈黃色并有光澤。當輝鉬礦在多層爐焙燒時，大約逸出粉塵1015，收塵系統一般由旋風除塵器和電除塵器組成，除塵效率99，收下的粉塵要返回爐中進行焙燒。八層爐每臺爐子晝夜產量約14t。 4、沸騰爐焙燒鉬精礦 這種方法比較廣泛地用于焙燒硫化物精礦。焙燒過程中空氣由下向上流動，向上流動的氣流使爐料顆粒處于沸騰狀態，這個狀態的特點是氣流中的顆粒劇烈地運動，其外觀很像沸騰的液體，所以稱為沸騰焙燒。 沸騰焙燒具有明顯的優點，如： （1）生產效率比多層爐提高1520倍； （2）焙燒過程可自動化進行； （3）焙燒中不容易生成鉬酸鹽和焙砂中不含二氧化鉬； （4）沸騰焙燒中錸的逸出率高達92。 三、爐外法生產鉬鐵工藝簡介 1、原料 熟鉬礦是生產鉬鐵的主要原料，是鉬鐵中的鉬的來源，除要求品位高以外，對雜質也有嚴格的要求。一般成分為：Mo4852，S0.065，P0.023，Cu0.30，SiO2814，Pb0.20.5。粒度不得大于20mm，1020mm粒度不得大于總量的20。 硅鐵粉是75硅鐵經破碎、球磨的粉狀原料，用于還原熟鉬礦、鐵鱗等氧化物。硅鐵粉在使用前必須有準確的硅、鋁含量分析，含硅量要求為7577，粒度要求是：1.01.8mm不超過1，0.51.0mm粒度的不超過10，其余為0.5mm以下。粒度過大會造成鉬鐵含硅升高，使用含硅量高的硅鐵粉效果比含硅量低的好。 鋁粒要有準確的含鋁量以作為配料計算的依據，其粒度要求在3mm以下。粒度過小，生產中不安全；過大，則對冶煉反應不利。鋁粒的配加量要根據熟鉬礦的溫度、含鉬量、生產規模、氣溫條件而定，一般每批料配入5-8kg。 鐵鱗是軋鋼、鍛造時的氧化鐵皮，是冶煉中的氧化劑及熔劑。在冶煉反應中約30進入合金，是合金中鐵的來源之一；約70的鐵鱗以FeO的形式進入爐渣，起稀釋爐渣的作用。對鐵鱗的要求：Fe68，S0.05，P0.035，C0.30，Cu0.1。鐵鱗在使用前須加熱干燥去掉水分及油分，在生產中也可以使用鐵礦，但鐵礦含硫較高，現國內已很少使用。 鋼屑是合金中鐵的主要來源，要求含鐵大于98，一般用碳素鋼鋼屑。 螢石粒度應在20mm以下，使用前要加熱干燥，去掉水分，螢石中CaF90，S0.05，P0.05，方可使用。爐料中螢石的配加量取決于實際爐渣情況和熟鉬礦中SiO2的含量，一般配入量每批料2-3kg。 硝石就是硝酸鈉，當使用含鉬低的熟鉬礦時，常由于氧量不足，還原劑不能多加，而造成爐料發熱量偏低，可用硝石作補熱劑，每批料配加1-3kg。 爐料配比 爐料配比為：熟鉬礦100kg；硝石3kg；鋁粒6kg；鐵鱗20kg；硅鐵粉28.28kg；鋼屑23.06kg；螢石2kg；總計182.34kg。 每批爐料總放熱量為： 102195.6266662171708716.925288.3420032.8（kJ） 2、熔煉操作 爐料準備 爐料要加工成合適粒度，然后要進行烘干，按配料比進行配料。爐料的準確稱量是保證冶煉正常進行的先決條件。稱量的順序是熟鉬礦、硝石、鋁粒、鐵鱗、硅鐵、鋼屑、螢石。稱好的爐料放入混料機內混料，混料時間約8min，混合均勻的爐料放入聚料斗內。 配料工作是一項非常仔細、不容許有絲毫差錯的工作，配料人員要精力集中、責任心強。盡可能采用電子自控裝置。 配料時應嚴格防火，因爐料易燃和粉塵易爆的特性，要求有嚴格的防火措施。混料工序要有嚴密的封閉排煙除塵設施。 3、熔爐 熔爐是冶煉鉬鐵的主要設備。熔爐外殼是用10mm鋼板焊制的圓形筒，內襯耐火粘土磚，在距爐殼下緣100mm處開設一個直徑120mm的放渣準備好的熔爐放在砂基上，在砂基中作成半球形的凹坑，用以容納熔化的合金。容納合金的凹坑稱砂窩。 用烘干的河砂作成砂窩、擺正爐筒后將砂窩搗實，尤其是爐筒下緣與砂窩之間的結合處，要在里面搗高150200mm，外面搗高400mm以防止冶煉時爐渣由結合縫漏出。砂窩靠自然烘干，嚴禁用濕砂窩，否則會造成嚴重噴濺現象，甚至噴濺傷人。 4、熔煉過程 混合好的爐料裝入熔爐內。第一料斗加好后應加入精整返回品、碎屑，鋪成中空的環行一圈，不要靠近爐墻，以防粘結在爐壁不熔，也不能在中心不留反應通路，隔斷反應。環形鋪好后，再加入第二斗爐料，裝好爐料后料面距爐子上緣不應少于500mm，以防反應時噴濺外溢。 在爐料表面中心做一凹坑，加入點火混合物再用鋼釬插入點火物中搖晃，使點火物與下部爐料相通。之后點火物中心加引火劑鎂屑100g，擺正排煙罩后用紅火點燃，反應自動進行。 反應過程的變化是由中心開始向下和向四周蔓延。正常反應時間小于10分鐘。在前1/4時間反應平緩；在中間一段時間反應激烈，排出大量褐色濃煙，有沸騰和輕微噴濺現象；在后1/4時間反應減慢，火焰明亮，煙氣轉淡，反應結尾有明顯亮光。 冶煉過程正常標志是： （1）反應激烈，排出煙氣濃厚，反應中不間斷，不噴濺，反應結束明顯，沒有拖長現象，反應結束后，煙氣發亮清透。 （2）放渣時渣子流動性較好，稍有粘結現象。冷卻后渣罐內渣子表面突起，有光澤，渣樣呈深綠色。 （3）拔起爐筒時有拉渣絲現象，鉬鐵錠上層渣蓋微向下凹。 （4）反應時間在210分鐘范圍內。 冶煉過程不正常現象、原因、后果及處理方法為： （1）其他現象正常，但大量噴濺。這是由于爐料潮濕或單位發熱量過高或砂窩潮濕引起的。這種現象容易造成漏爐或爐料噴濺傷人，使合金含硅偏高。如果是發熱量偏高，就要減少鋁粒，增加硅鐵粉的配入量；如果是爐料或砂窩潮濕，就要解決爐料和砂窩的干燥問題。 （2）反應過于激烈，大量噴濺，反應時間很短，結束快；結束后煙氣明亮，爐渣粘稠，色澤藍綠，取出的小鉬鐵樣冷卻后易碎裂，斷面有亮星呈銀白色。這是還原劑過多的表現，常導致合金硅高鉬底，這時必須減少還原劑的配入量，一般每批料減少0.30.7kg。 （3）反應平穩，反應間斷，煙氣深褐色且上升緩慢。反應時間長，結束不明顯且拖長。拔爐后，鉬鐵錠表層渣面出現氣泡，并有冒火現象。在未冷的鉬鐵錠中取出小塊鉬鐵樣冷卻，后表層掛黑褐色的渣子，小鉬鐵樣很硬，斷面不整齊，呈灰黑色。這是還原劑不足的表現。這會導致合金含鉬較高，含硅較低（低于0.05），鉬鐵錠分層，冷卻時極易生銹，精整困難、爐渣含鉬高、金屬顆粒多，這時必須增加還原劑，一般每批料增加0.20.5kg。 （4）反應進行緩慢，無明顯正常煙氣，反應時間長。這是爐料發熱量不足所致。這往往導致合金含鉬高，含硅也高，鐵錠分層或偏析反應結束后的30分鐘為金屬顆粒鎮靜沉降時間，以保證渣中含鉬在0.35以下。打開渣口，爐渣流入渣罐中，取樣分析鉬含量。高于0.35的富渣要返回熔煉。貧渣可以棄去或綜合利用。放渣后，拔起爐筒，用鐵勺從砂基上的金屬錠中取鐵樣。合金表面光滑，微結綠渣，斷口致密呈銀灰色，結晶細小，無亮星，標志著鉬鐵質量良好。正常的合金、爐渣成分范圍如下。，這時要檢查爐料粒度、成分和含氧量，而后再根據具體情況調整配料比。 反應結束后的30分鐘為金屬顆粒鎮靜沉降時間，以保證渣中含鉬在0.35以下。打開渣口，爐渣流入渣罐中，取樣分析鉬含量。高于0.35的富渣要返回熔煉。貧渣可以棄去或綜合利用。放渣后，拔起爐筒，用鐵勺從砂基上的金屬錠中取鐵樣。合金表面光滑，微結綠渣，斷口致密呈銀灰色，結晶細小，無亮星，標志著鉬鐵質量良好。正常的合金、爐渣成分范圍如下。 5、合金與爐渣成分鉬鐵成分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爐渣成分MoSiO2MgOAl2O3FeOCaOS0.01-0.3558-631.0-2.011-1516-243-50.01-0.03 合金錠在砂窩中冷卻78h，用特制夾具起鐵。在錠底部燒結砂層要刮掉，錠的上部渣蓋要用耙子推掉，錠的上部渣蓋要用