[其他]等離子碳熱法生產(chǎn)鉬鐵

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86106257
• 申請日: 1986-09-17
• 公開（公告）號: CN86106257B
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱兆鵬;耿玲;董本立;劉志成;王旨南
• 申請（專利權(quán)）人: 棗莊市化學(xué)冶金研究所;冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22B4/06
• 分類號: C22B4/06;C22B34/34
• 代理公司: 冶金專利事務(wù)所
• 代理人: 成光祜

本發(fā)明屬于用電熱法生產(chǎn)合金的技術(shù)領(lǐng)域。主要適用于冶煉鉬鐵合金。

目前，要獲取C＜0.2%，S＜0.15%的優(yōu)質(zhì)鉬鐵合金，國內(nèi)外普遍采用金屬熱法（《鐵合金冶金學(xué)》，P389）。

金屬熱法的工藝路線是：鉬精礦（MoS₂）→氧化焙燒→熟鉬礦（MoO₃）→金屬熱法→鉬鐵合金。即首先在反射爐、迴轉(zhuǎn)爐或多層焙燒爐中，將鉬精礦氧化焙燒成熟鉬礦，然后以熟鉬礦為主要原料，并配與硅鐵、鋁粒、化學(xué)藥品和引火劑等，一并加入反應(yīng)器等冶煉爐中，進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，將氧化鉬還原成金屬鉬，再與鐵化合成鉬鐵合金。

金屬熱法的熱源主要來源硅，其次是鋁。每冶煉一噸鉬鐵（含Mo55%，S＜0.15%，C＜0.2%）約需400公斤左右硅鐵，80公斤左右鋁等，成本較高;同時(shí)，該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，砌爐、拆爐，清渣等工序十分繁瑣;化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氰化物是致疝物質(zhì)，對環(huán)境污染大等。

美國專利US4466824、US4519835是在等離子爐內(nèi)，通過等離子熱分解鉬精礦來制取鉬。

等離子技術(shù)的主要特征是把氣體部分電離成分子、原子、離子和電子，使之具有很高溫度的氣體混合物。根據(jù)特定氣體的種類和它的離子化溫度，可以造成工業(yè)上需要的化學(xué)反應(yīng)氣氛，即可以呈中性，也可以是氧化性或還原性氣氛;同時(shí)，較容易地獲得工業(yè)生產(chǎn)需要的高溫。因此，等離子體不僅是一種潔凈的高溫?zé)嵩矗€是多種物理化學(xué)過程的直接參與者和保護(hù)者，對許多冶金過程具有重要意義。它可以加速反應(yīng)過程，簡化或縮短生產(chǎn)流程，提高效率，生產(chǎn)一般火法冶煉所難于生產(chǎn)的中間合金。

上述兩項(xiàng)專利所采用的工藝過程是：將天然鉬精礦（輝鉬礦MoS₂）置于等離子爐中，通過氮?dú)饣驓鍤獾碾婋x，得到高達(dá)2900°K高的反應(yīng)溫度，使鉬精礦MoS₂分解，直接得到Mo和S₂，其反應(yīng)式是

MoS₂→Mo+S₂

反應(yīng)所析出的含硫氣體進(jìn)行冷凝分離，得到液態(tài)硫;但所得到的鉬并不是純凈的金屬鉬，而是碳高、硫高的不穩(wěn)定鉬化物。要想獲得低碳低硫鉬鐵，還必須在冶煉爐上進(jìn)行二次電冶煉，這就大大地增加了成倍的電耗，同時(shí)，回收率也降低，造成經(jīng)濟(jì)上不合理。

本發(fā)明的目的在于提供一種成本低回收率高的，且操作簡便及效率高的，生產(chǎn)低碳低硫鉬鐵的方法。

其解決方案是以等離子爐為冶煉設(shè)備，將由鉬精礦氧化焙燒制成的熟鉬礦（MoO₃）與還原劑焦碳粉、鐵鱗和少量硅鐵制成熟鉬礦球團(tuán)并廢鋼一并加入等離子爐內(nèi)。一方面是充分利用等離子體的高溫?zé)嵩春瓦€原氣氛;同時(shí)以碳為還原劑，進(jìn)行金屬氧化物（MoO₃）的還原反應(yīng)，從而得到需要的鉬鐵合金。其還原反應(yīng)式如下：

2/3MoO₃+2C→2/3Mo+2CO↑

另一方面，在如此高的溫度下，使還原劑焦碳、鐵鱗和硅鐵等更能充分發(fā)揮其還原作用，積極參與反應(yīng)過程。C、Si與Fe₃O₄、FeO反應(yīng)，生成CO₂、CO和SiO₂、FeO，使其揮發(fā)或進(jìn)入渣中。具體的反應(yīng)式如下：

2Fe₃O₄+C→6FeO+CO₂↑

Fe₃O₄+4C→3Fe+4CO↑

2FeO+C→2Fe+CO₂↑

FeO+C→Fe+CO↑

C+O₂→CO₂↑

Si+O₂→SiO₂

上述還原反應(yīng)過程的進(jìn)行，又加速了MoO₃的還原。鐵鱗部分以氧化亞鐵形式進(jìn)入渣相，另一部分還原成鐵。在渣中保留氧化亞鐵有利于降低渣的熔點(diǎn)和粘度，使之在較短的時(shí)間內(nèi)完成整個(gè)反應(yīng)過程。既能得到優(yōu)質(zhì)的鉬鐵，又有更高的回收率;另外，勞動(dòng)強(qiáng)度減小，電耗也降低。

由此看出，本發(fā)明的特點(diǎn)是既利用了等離子熱，又利用了碳熱;以碳代替硅鐵和鋁粒作還原劑，加速等離子冶金的吸熱反應(yīng)，即在短時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)過程，得到低碳低硫鉬鐵。