鉬鐵生產(chǎn)工藝流程.doc

鉬鐵生產(chǎn)工藝流程 一、鉬金屬特性介紹鉬的主要物理化學(xué)性質(zhì)如下：相對原子質(zhì)量95.95密度/（g/cm3）10.2熔點(diǎn)/K2883沸點(diǎn)/K5833熔化熱/（kJ/mol）7.37蒸發(fā)熱/（kJ/mol）536.3熵（298K時(shí)）/（J/（mol.K）28.61 鉬的熔點(diǎn)較高，在高溫下鉬的蒸氣壓很低蒸發(fā)速度小，鉬的最大特點(diǎn)是導(dǎo)電性強(qiáng)。鉬能耐無機(jī)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(nèi)，化合物MoFe（含Mo63.29）固態(tài)穩(wěn)定。1753K以下即使處于固相也會結(jié)晶出Mo2Fe3。含鉬量大于50時(shí)，合金熔點(diǎn)顯著升高，如含鉬60的合金熔點(diǎn)為2073K，含鉬高的鉬鐵不能從爐內(nèi)流出。 鉬與碳生成碳化物Mo2C和MoC。Mo2C的熔點(diǎn)為2653K，MoC的熔點(diǎn)為2843K，還可能生成復(fù)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(dāng)溫度大于673K時(shí)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(wěn)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(shí)呈鮮黃色。熔點(diǎn)978K，沸點(diǎn)1428K，生成熱746kJ/mo，密度4.4g/cm3，當(dāng)溫度大于873K時(shí)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(dāng)溫度大于1273K時(shí)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?yàn)楹蚋卟荒苡脕碇苯右睙掋f鐵和生產(chǎn)氧化鉬塊，所以必須經(jīng)過氧化焙燒脫除硫才能使用。習(xí)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(yīng)按鉬含量和雜質(zhì)含量進(jìn)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(nèi)，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(shù)為：爐床高850mm，爐床長6000mm，爐床寬1500mm，爐膛高500mm，爐門4個(gè)。 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(gè)爐門，習(xí)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(jìn)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(jìn)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(jìn)到煙筒。 精礦裝爐以前要經(jīng)過2mm的篩子，以增大精礦與氣體的接觸面積，增加反應(yīng)速度。 一次裝料約300kg，平鋪在第一爐門口區(qū)域內(nèi)的爐床上，厚約65mm，連續(xù)焙燒約120分鐘向前撥到第二爐門口區(qū)域。約120分鐘再向前撥到第三爐門口區(qū)域。從每一爐門裝料，到第四爐門出爐，大致需8小時(shí)，第一爐門區(qū)域向前撥完料時(shí)，將準(zhǔn)備好的精礦加到第一爐門口區(qū)域，連續(xù)地進(jìn)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(qū)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(qū)域主要是加熱精礦，并有脫硫反應(yīng)的發(fā)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(qū)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(qū)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(fā)生固化時(shí)要開大爐門不停地?cái)嚢?，直到分散時(shí)精礦已脫硫合格，此時(shí)應(yīng)立即出爐。 各爐門的溫度控制可通過調(diào)節(jié)爐尾部的插板和燃燒室的供熱量來實(shí)現(xiàn)。盡量控制精礦溫度在923K以下以減少的揮發(fā)。單層爐焙燒鉬精礦回收率為94左右。 2、回轉(zhuǎn)窯焙燒鉬精礦 在國內(nèi)用外加熱式回轉(zhuǎn)窯焙燒鉬精礦，回轉(zhuǎn)窯技術(shù)參數(shù)為：長度18000mm；直徑1100mm；轉(zhuǎn)速0.51r/min；傾角1。每小時(shí)加料190200kg，每臺窯日產(chǎn)氧化鉬砂3.84.5t。 窯內(nèi)物料在窯體旋轉(zhuǎn)和傾斜作用下，由窯尾向窯頭運(yùn)動。同時(shí)，輝鉬礦的氧化反應(yīng)開始進(jìn)行。根據(jù)MoS2在窯內(nèi)發(fā)生的熱化學(xué)反應(yīng)和加熱爐的熱效應(yīng)作用，窯內(nèi)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(zhì)及化學(xué)成分不同而有所變化： （1）預(yù)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(yù)熱干燥，除去油和水。 （2）反應(yīng)帶。此段在窯中間45m處，溫度在9231073K，MoS2在這段達(dá)到燃點(diǎn)，主要靠本身的化學(xué)反應(yīng)熱進(jìn)行氧化反應(yīng)生成鉬的氧化物。當(dāng)物料的殘硫降至3.5以下時(shí)，不能靠反應(yīng)熱脫硫，此時(shí)靠加熱爐供給的高溫，使殘硫繼續(xù)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(zhuǎn)窯焙燒鉬精礦，物料在爐內(nèi)停留約4h。采用重力和旋風(fēng)除塵器收塵。回轉(zhuǎn)窯焙燒鉬精礦回收率96.697.5，熟鉬礦含硫達(dá)到小于0.08以下，合格率達(dá)到90?；剞D(zhuǎn)窯的窯體加熱部位容易被燒壞，一般3個(gè)月?lián)Q一次。 3、多層爐焙燒鉬精礦 多層爐在國內(nèi)外較普遍使用，是一種較好的焙燒設(shè)備。爐子是由內(nèi)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(jī)通過減速器帶動旋轉(zhuǎn)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(yùn)動。耙臂用從中心軸送入的空氣冷卻。 八層爐外徑6034mm，內(nèi)徑為5034mm，總高度為12970mm，中心轉(zhuǎn)速為0.75、0.98r/min。 配好的爐料，借助料斗下的螺旋加料機(jī)加入爐內(nèi)，根據(jù)需要調(diào)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(yùn)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(nèi)緣區(qū)域。由于耙子的攪拌拔料，爐料向爐床外緣運(yùn)動，經(jīng)落料孔落到第三層爐床的外緣區(qū)域，這樣精礦通過所有的爐床，焙燒合格的熟鉬精礦經(jīng)第八層爐床落入下面的儲料罐中。 硫化鉬氧化時(shí)放出的熱量較大，故燃料消耗不大。焙燒爐用的煤氣經(jīng)地下管道及配置在爐子四周的噴嘴引入爐內(nèi)第六、七、八層。17層分別有出氣管道，廢氣經(jīng)總管排出。每層設(shè)有爐門，供觀察爐況和調(diào)節(jié)溫度用。 由生產(chǎn)實(shí)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(tài)，對維護(hù)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(fā)，使鉬的損失增加，而且爐料會燒結(jié)成塊，焙燒不透，又會引起爐床燒結(jié)精礦層的長起，加速耙齒的磨損，因此焙燒鉬精礦時(shí)應(yīng)特別注意各層溫度的控制。 各層溫度可通過增減送入爐內(nèi)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(diào)節(jié)。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(guān)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(dá)不到預(yù)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(yīng)加入返回品，必要時(shí)可打開3、4層小爐門。 爐中12層是預(yù)熱區(qū)域，35層是主要的脫硫區(qū)域，68層是脫除殘硫的區(qū)域。把固化層控制在第六層有利于氧化去硫，因此，當(dāng)固化層移到第五層或第七層時(shí)，應(yīng)采用降低吸力或增加吸力的辦法調(diào)整。 隨著焙燒的進(jìn)行，精礦外表特征也發(fā)生變化，焙燒好的熟鉬礦在熱時(shí)呈黃色并有光澤。當(dāng)輝鉬礦在多層爐焙燒時(shí)，大約逸出粉塵1015，收塵系統(tǒng)一般由旋風(fēng)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(jìn)行焙燒。八層爐每臺爐子晝夜產(chǎn)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?fàn)t料顆粒處于沸騰狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)的特點(diǎn)是氣流中的顆粒劇烈地運(yùn)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(yōu)點(diǎn)，如： （1）生產(chǎn)效率比多層爐提高1520倍； （2）焙燒過程可自動化進(jìn)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(dá)92。 三、爐外法生產(chǎn)鉬鐵工藝簡介 1、原料 熟鉬礦是生產(chǎn)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(zhì)也有嚴(yán)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(jīng)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(zhǔn)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(zhǔn)確的含鋁量以作為配料計(jì)算的依據(jù)，其粒度要求在3mm以下。粒度過小，生產(chǎn)中不安全；過大，則對冶煉反應(yīng)不利。鋁粒的配加量要根據(jù)熟鉬礦的溫度、含鉬量、生產(chǎn)規(guī)模、氣溫條件而定，一般每批料配入5-8kg。 鐵鱗是軋鋼、鍛造時(shí)的氧化鐵皮，是冶煉中的氧化劑及熔劑。在冶煉反應(yīng)中約30進(jìn)入合金，是合金中鐵的來源之一；約70的鐵鱗以FeO的形式進(jìn)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(chǎn)中也可以使用鐵礦，但鐵礦含硫較高，現(xiàn)國內(nèi)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(yīng)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(shí)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(dāng)使用含鉬低的熟鉬礦時(shí)，常由于氧量不足，還原劑不能多加，而造成爐料發(fā)熱量偏低，可用硝石作補(bǔ)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(jì)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(zhǔn)備 爐料要加工成合適粒度，然后要進(jìn)行烘干，按配料比進(jìn)行配料。爐料的準(zhǔn)確稱量是保證冶煉正常進(jìn)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(jī)內(nèi)混料，混料時(shí)間約8min，混合均勻的爐料放入聚料斗內(nèi)。 配料工作是一項(xiàng)非常仔細(xì)、不容許有絲毫差錯(cuò)的工作，配料人員要精力集中、責(zé)任心強(qiáng)。盡可能采用電子自控裝置。 配料時(shí)應(yīng)嚴(yán)格防火，因爐料易燃和粉塵易爆的特性，要求有嚴(yán)格的防火措施?；炝瞎ば蛞袊?yán)密的封閉排煙除塵設(shè)施。 3、熔爐 熔爐是冶煉鉬鐵的主要設(shè)備。熔爐外殼是用10mm鋼板焊制的圓形筒，內(nèi)襯耐火粘土磚，在距爐殼下緣100mm處開設(shè)一個(gè)直徑120mm的放渣準(zhǔn)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(shí)，尤其是爐筒下緣與砂窩之間的結(jié)合處，要在里面搗高150200mm，外面搗高400mm以防止冶煉時(shí)爐渣由結(jié)合縫漏出。砂窩靠自然烘干，嚴(yán)禁用濕砂窩，否則會造成嚴(yán)重噴濺現(xiàn)象，甚至噴濺傷人。 4、熔煉過程 混合好的爐料裝入熔爐內(nèi)。第一料斗加好后應(yīng)加入精整返回品、碎屑，鋪成中空的環(huán)行一圈，不要靠近爐墻，以防粘結(jié)在爐壁不熔，也不能在中心不留反應(yīng)通路，隔斷反應(yīng)。環(huán)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(yīng)少于500mm，以防反應(yīng)時(shí)噴濺外溢。 在爐料表面中心做一凹坑，加入點(diǎn)火混合物再用鋼釬插入點(diǎn)火物中搖晃，使點(diǎn)火物與下部爐料相通。之后點(diǎn)火物中心加引火劑鎂屑100g，擺正排煙罩后用紅火點(diǎn)燃，反應(yīng)自動進(jìn)行。 反應(yīng)過程的變化是由中心開始向下和向四周蔓延。正常反應(yīng)時(shí)間小于10分鐘。在前1/4時(shí)間反應(yīng)平緩；在中間一段時(shí)間反應(yīng)激烈，排出大量褐色濃煙，有沸騰和輕微噴濺現(xiàn)象；在后1/4時(shí)間反應(yīng)減慢，火焰明亮，煙氣轉(zhuǎn)淡，反應(yīng)結(jié)尾有明顯亮光。 冶煉過程正常標(biāo)志是： （1）反應(yīng)激烈，排出煙氣濃厚，反應(yīng)中不間斷，不噴濺，反應(yīng)結(jié)束明顯，沒有拖長現(xiàn)象，反應(yīng)結(jié)束后，煙氣發(fā)亮清透。 （2）放渣時(shí)渣子流動性較好，稍有粘結(jié)現(xiàn)象。冷卻后渣罐內(nèi)渣子表面突起，有光澤，渣樣呈深綠色。 （3）拔起爐筒時(shí)有拉渣絲現(xiàn)象，鉬鐵錠上層渣蓋微向下凹。 （4）反應(yīng)時(shí)間在210分鐘范圍內(nèi)。 冶煉過程不正常現(xiàn)象、原因、后果及處理方法為： （1）其他現(xiàn)象正常，但大量噴濺。這是由于爐料潮濕或單位發(fā)熱量過高或砂窩潮濕引起的。這種現(xiàn)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(fā)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(yīng)過于激烈，大量噴濺，反應(yīng)時(shí)間很短，結(jié)束快；結(jié)束后煙氣明亮，爐渣粘稠，色澤藍(lán)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(xiàn)，常導(dǎo)致合金硅高鉬底，這時(shí)必須減少還原劑的配入量，一般每批料減少0.30.7kg。 （3）反應(yīng)平穩(wěn)，反應(yīng)間斷，煙氣深褐色且上升緩慢。反應(yīng)時(shí)間長，結(jié)束不明顯且拖長。拔爐后，鉬鐵錠表層渣面出現(xiàn)氣泡，并有冒火現(xiàn)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(xiàn)。這會導(dǎo)致合金含鉬較高，含硅較低（低于0.05），鉬鐵錠分層，冷卻時(shí)極易生銹，精整困難、爐渣含鉬高、金屬顆粒多，這時(shí)必須增加還原劑，一般每批料增加0.20.5kg。 （4）反應(yīng)進(jìn)行緩慢，無明顯正常煙氣，反應(yīng)時(shí)間長。這是爐料發(fā)熱量不足所致。這往往導(dǎo)致合金含鉬高，含硅也高，鐵錠分層或偏析反應(yīng)結(jié)束后的30分鐘為金屬顆粒鎮(zhèn)靜沉降時(shí)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(jié)綠渣，斷口致密呈銀灰色，結(jié)晶細(xì)小，無亮星，標(biāo)志著鉬鐵質(zhì)量良好。正常的合金、爐渣成分范圍如下。，這時(shí)要檢查爐料粒度、成分和含氧量，而后再根據(jù)具體情況調(diào)整配料比。 反應(yīng)結(jié)束后的30分鐘為金屬顆粒鎮(zhèn)靜沉降時(shí)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(jié)綠渣，斷口致密呈銀灰色，結(jié)晶細(xì)小，無亮星，標(biāo)志著鉬鐵質(zhì)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(jié)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