硅铝热冶炼钼铁的实践_百科知识_行业资讯

1、工艺流程工艺流程见图1。

图1 钼铁生产工艺简图 2、炉料配方硅铝热冶炼钼铁中，一旦点火反应，冶炼所需热量和反应产物全依赖原来装填的炉料提供，不需外界再供热和补添物料。所以，炉料的配比是钼铁冶炼成败的关键。前苏联M.A.雷斯（PЫcc）推荐炉料配方（kg）：钼焙砂（以含钼51%的钼精矿计重）100、铁矿石（含铁≥55%）18、钢屑23、铝粒3.7~5、硅铁（含硅75%）30、石灰3、萤石（CaF₂＞90％、SiO₂＜5%）3。点火料由铝粒l0kg、铁矿石10kg、硝石0.lkg、镁合金屑0.2kg组成。美国西雅丽塔（Sirrata）铜-钼矿附设冶炼厂的钼铁炉料配方（kg）：钼焙砂（含Mo量60%）1500、75％硅铁465、15%硅铁355、氧化铁300、石灰225、铝粒70、铁屑50、萤石45。美国有关专利介绍的几种配方（kg）：

原辅料	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
钼焙砂（钼金属量）	696.8	696.8	696.8
铁矿石（含Fe≥65%）（Fe₂O₃）	331.25	428.8	230.48
钢屑			37.52
硅铁（75%Si）			356.44
硅铁（50%Si）	601.39
硅铁（15%Si）			273.36
铝粒	62.18		53.6
硅铝（50%Si、10%Al）		643.32
石灰	85.76	42.88	171.52
石灰石		42.88
萤石	26.8	32.16	34.84

[next] 我国某些乡镇企业常用炉料配方（kg）：钼焙砂（含钼48%~51%）300、氧化铁皮70~90、钢屑80~95、硅铁（75%Si）80~95、铝粒16~21、硝石10~15、萤石10~20。点火料配方：镁带5%~10%、硝石10%、铝粒80%。钼焙砂含钼量变化，配方也相应变化。当用低质量钼精矿焙烧成的钼焙砂冶炼钼铁时，因焙砂中二氧化硅含量增加，炉渣会变粘；三氧化钼含量下降，反应放热量会降低。为保证冶炼能正常进行，炉料往往要减少硅铁比例，增加铝粒用量，这样，反应生成的氧化铝增多、二氧化硅减少，炉渣再不会因焙砂中硅高而变粘。同时，还原同等氧化钼时，用铝比用硅释放热量多，以铝代替部份硅铁，也可弥补焙砂中氧化钼量减少对炉温的影响。 3、原料与辅料的质量要求硅铝热法反应迅速，炉渣凝固很快，熔炼时缺乏精炼过程。这就要求炉料的均匀性和原料有害杂质含量少。钼焙砂：由钼精矿氧化焙烧而成质量符合产品标准时，钼含量可偏低，但硫磷含量要小于0.05%，粒度不应大于2mm。硅铁：含硅75%，亦可采用硅钙合金或50％硅铁、15％硅铁，但对硫磷要求严格，其含量均应小于0.05％。粒度不应大于0.8mm，一般约为钼焙砂粒径的1~1.7分之一以下。铝粒：氧化铝应小于5.0％，硫、磷含量不大于0.05%，粒度不大于2mm。氧化铁（Fe₂O₃）：可以是铁矿石，也可以是氧化铁皮，含铁量应不小于65%，硫、磷含量低于0.05%，粒度不大于3mm。钢屑：为机械加工废屑，要求含碳低于0.25％，硫、磷低于0.05％，而且是不再含其他合金元素的碳素钢的钢屑。萤石：含CaF₂不低于90%~95%，SiO₂不高于5%，硫、磷杂质低于0.05%，粒度不大于2mm。石灰：含CaO不低于90％，硫、磷杂质低于0.05％，粒度不大于3mm。硝石、镁带达到各自标准，硝石粒度小于2~3mm。前苏联研究了硅-铝-铁合金代替硅铁和铝粒的工艺，该合金Si+Al量不小于70％，铝含量10％~14％。美国亦有用50％硅铁或结晶硅的废料（金属硅）代替75％硅铁，用量可参照70％硅铁折算。 4、熔炉硅铝热冶炼钼铁的熔炉由炉筒、炉台、炉盖和收尘器组成。炉筒外壳为5~7mm厚锅炉钢板卷成的圆柱形筒体。内部砌衬一层约100~150mm厚耐火砖，并涂敷一层耐火泥。炉简的大小视工厂生产规模而定。国外报道的熔炉，每炉添加6批炉料（每批含钼焙砂700kg），产出3t多钼铁。我国常见炉筒中，外径2m的炉筒，每炉可加八批炉料（每批含钼焙砂300kg下同），约产2t钼铁；外径1.5m的炉筒，每炉可加四批炉料，约产1t钼铁；外径1.2m炉筒，每炉可加两批炉料，约产0.5t钼铁；可见到的最小炉简的外径仅0.9~1.0m，每炉只加一批料，约产250kg钼铁。炉子若再缩小，所加炉料太少，反应释放热量也大为降低，而热损耗和大炉筒的相近（炉子表面减小并不大）。反应后，炉温下降迅速，对生产极不利，甚至使生产难以维持。[next] 炉台分固定炉台与移动式炉台——小平车两种。移动式炉台是一个铺满型砂的钢制小平车，型砂的厚度通常在25~30cm以上，炉筒竖在砂基上。炉筒底部作成砂窝供积存熔融的钼铁。如图2所示。

图2 焙炉示意图预先将小平车牵引进车间备炉、装料。然后将小平车牵引到冶炼场地点火，反应至熔炼结束。再将小平车牵引回车间，吊开炉筒，取出钼铁块。移动式炉台节省固定炉台所需高大车间和一整套除尘、收尘设施。建厂投资小，上马快，多为乡镇企业所采用。但难避免反应阶段的烟尘污染。固定式炉台是砂基不在小车而在固定台基上放置。此时，炉筒用砌衬耐火砖的炉盖盖严，炉盖上留有排烟孔，烟、尘由此排出进入电收尘器，经收尘后的废气排空．加盖的熔炉可降低冶炼的热损失，铝粒耗量也会稍有下降，渣中、尘中钼损失也大为降低，同时，对环境保护有利。只是建厂投资会增多，正规中型钼铁厂广为采用。 5、钼铁冶炼过程准备阶段：备料、配料；备炉，装炉。如前述，硅铝热对原料的含杂和粒度要求严格，备料正是按此要求处理原、辅料的过程。此时，应将硅铁破碎并磨细；萤石破碎或碾碎；钢屑烧去表面的油污…。然后，严格按炉料配比配料。国内习惯每批料按300kg钼焙砂配制进混料机，搅拌均匀后的炉料可装入准备好的炉筒中。按炉子大小，加够所需料批数。炉料装入高度，应低于炉筒上缘300mm。M. A.雷斯介绍，炉料装炉后应捣实，这样可使冶炼的钼回收率提高0.1％，合金成本下降7卢布/t。在装完炉料后，在顶部扒一小坑，放上点火料。准备工作到此结束。冶炼阶段：点火、反应、镇静、放渣、冷却、取出钼铁。点火是利用镁带与硝石间剧烈燃烧使炉料局部达到反应温度。点火只需一星明火——比如一根火柴，即可使下列反应剧烈进行：

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>1	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>Mg+NaNO₃＝	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>1	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>MgO+	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>1	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>Na₂O+NO₂↑
normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>2		normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>2		normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>2

炉料反应时间很短，从点火到反应结束仅需20~40min。开始，反应刚进行，炉内冒出小而淡的烟气，随炉温升高反应愈来愈剧烈，烟气变得又多又浓，随后，一股烈火由炉口冲天而起，火柱高达数米，维持约l0min，此时，炉料的氧化反应达最猛烈阶段，炉温达1850~1950℃甚至2000℃以上。随后，因未反应的残存炉料所剩不多，反应变缓，火苗渐息，直至反应结束，烟、火全部消失。钼铁冶炼时烟气是否大量而均匀冒出，是炉况正常与否的特征。烟气少而不匀，说明炉温较低，应调整炉料配比，加大铝、硝石用量。镇静是反应结束后，炉内液体产物中钼铁与炉渣分离的过程。由于钼铁密度远比炉渣的密度大，此时钼铁液滴沉降，在炉底沉积于砂窝中。炉渣浮于其上。冶炼钼铁的镇静时间通常为40~60min，随炉渣熔点等而变。此时，因热耗散引起了炉温下降，炉渣流动性也随之下降。在不影响放渣前提下，镇静时间长点好。放渣：经过镇静，钼铁已与炉渣分离，捅开放渣口，上部炉渣（液态）流出，此时仅放出大部分而非全部的炉渣。放渣时，可由炉渣的形态和颜色判断出熔炼过程的状态是否正常：当炉渣过稀不成丝，冷凝后呈暗黑色时，是炉渣中铁的氧化物含量过高的特征。此时，钼铁中钼和硅含量偏高，混有非金属夹杂物。当炉渣中含大量金属顺粒时，说明炉渣太粘。当放渣时出现渣丝，在盛渣罐中冷凝时稍稍鼓起，炉渣冷却后呈玻璃状，颜色浅蓝到暗黑色，金属颗粒含量很少，此时，熔炼才是正常的。冷却：待放完渣后，吊去炉筒，合金块在砂窝中静置、冷却4~6h，待钼铁充分冷却后，取出精整。因钼铁硬度大，破碎困难，对小企业，往往吊去炉筒后仅冷却1~2h，此时钼铁早已凝块，用爪钓从砂窝中将其抓出，迅速放进水槽冷淬。经冷淬的钼铁已胀碎成小块，浮渣也与之分离开，取出精整。[next] 精整：是将钼铁破碎成要求的块度，除去炉渣和底部砂壳，按所含钼品位分级、包装，入库成为最终产品。精整时，也可通过钼铁的断面，判断产品质量：若钼铁断面有光亮的“星点”时，说明产品含硫较高；若钼铁断面有光泽，呈镜面闪光状时，说明钼铁含硅量较高。这都需调整炉料配比来纠正。由电收尘器或布袋除尘所收粉尘，往往还含10~20％钼，同时含有Bi、Pb、Zn、SiO₂、FeO、A1₂O₃等物质。M. A.雷斯对前苏联熔炉电收尘器所回收粉尘的分析： Mo12％~13%、Bi 3％~3.5%、Pb 6%~10％、Zn 9％~10％、Cu 0.5％、Sn 0.05％、SiO₂15%~17％、FeO10％~12%、CaO1.5％~2.0％、Mg 2％~5％，A1₂0₃5％~7％及其他。粉尘量（加盖熔炉）为钼焙砂量的3％，粒度很细，一般经造团后用电炉熔炼以回收。钼铁生产最重要间题是确保钼的利用率。前苏联回收烟尘和部分废料，钼回收率达98.75%。冶炼过程的物料平衡见表1，热平衡见表2。表1 钼铁熔炼中物料平衡表

元素	收入项与分配（%）							支出项与分配（%）
元素	钼精矿	75%硅铁	铝粒	铁矿	萤石	铁屑	合计	钼铁	炉渣	浮渣	底壳	平衡	炉瘤	挥发	合计
Mo	100						100	94.97	0.32	0.11	3.26	-1.0	0.14	0.20	100
Fe	5.00	16.56	0.02	30.95		47.37	100	77.70	3.48	13.58	3.50		1.00
Cu	86.40	4.45	0.35	1.63	0.17	7.01	100		74.58	3.46	3.51		0.76
Pb	100	△	微	△	微		100		3.54	4.76	0.62		0.38	43.55	100
Zn	93.63		0.023	0.71		5.67	100		0.94	2.26	1.98	-46.04	0.20	41.45	100
Sb	83.81	7.66	2.28	2.56	3.69		100		21.40		5.80	-52.16	1.15	0.14
Sn	100	微	微	△	微		100	61.50				+26.40
Bi	100	△	△	△	△		100	0.69			1.21	-58.60	0.097	39.40
As	100	△	△	△	△		100
		△

表2 钼铁熔炼热平衡表

收入项	收入热量		支出项	支出热量
收入项	KJ	%	支出项	KJ	%
炉料代入	41777.9	0.25	合金热	4424151.3	26.26
反应放热（包括Mo、Fe、FeSi₂、MeMoO₄…生成放热）	16662996.2	99.75	炉渣热	9685629.9	57.49
			热损耗	2736606.9	16.25
			炉衬蓄热	1452605.6	53.07
			炉壳蓄热	4262.7	0.17
			炉渣面幅射热	1243986.5	45.45
			炉壳幅射对流	1060.6	0.04
			烟气与粉尘	34687.6	1.27
			差值	-141613.7	0.85
合计	16704774.1		总计	16704774.1	100.00

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