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钼铁生产工艺与设备

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产品描述
钼铁生产工艺与设备
一、钼金属特性介绍
钼主要的物理和化学属性如下:
相对原子质量
95.95
密度/g/cm3
10.2
熔点/
2883
沸点/K
5833
熔化热/(千焦耳/摩尔)
7.37
蒸发热/(千焦耳/摩尔)
536.3
熵(298K温度时)/(十/mol.K))
28.61
钼的熔点较高,在高温下钼的蒸气压很低蒸发速度小,钼的最大特点是导电性强。钼能耐无机酸的腐蚀,但能很快地溶解在硝酸及硫酸的混合溶液中。
    钼与铁可按任何比例互溶。在14531813K范围内,化合物MoFe(含Mo63.29%)固态稳定。 1753K以下即使处于固相也会结晶出Mo2Fe3。含钼量大于50%时,合金熔点显著升高,如含钼60%的合金熔点为2073K,含钼高的钼铁不能从炉内流出。
    钼与碳生成碳化物Mo2CMoC Mo2C的熔点为2653KMoC的熔点为2843K,还可能生成复合碳化物Fe3Mo3CFe3CMo3C。钼与硅生成Mo3SiMo5Si3MoSi2。钼与铝生成MoAl。钼与硫生成一系列的硫化物,MoS2 Mo2S3MoS3,其中MoS2是主要的硫化物。含MoS2的钼矿称为辉钼矿。当温度大于673KMoS2易氧化成MoO3MoO2
钼与氧生成一系列的氧化物MoO3MoO2Mo2O3Mo4O11等,其中最稳定的是MoO3MoO2 MoO3具有明显的酸性,称为钼酸酐,是浅绿色的粉未;加热时呈鲜黄色。熔点978K,沸点1428K,生成热746kJ/mo,密度4.4g/cm3当温度大于873KMoO3就显著升华。 MoO3微溶于水,能溶于苛性碱、苏打、氨的溶液中而生成钼酸盐。 MoO2是紫褐色的粉末,并有金属光泽。当温度大于1273KMoO2显著升华,其生成热为588.2kJ/mol,密度6.34g/cm3 MoO2不溶于水和碱性水溶液,也不溶于硫酸、盐酸等酸中。
二、钼精矿的氧化焙烧
钼精矿中含MoS75%,因为含硫高不能用来直接冶炼钼铁和生产氧化钼块,所以必须经过氧化焙烧脱除硫才能使用。习惯上焙烧前的钼精矿称为生钼精矿,焙烧后的钼精矿称为熟钼矿或钼焙砂。
往焙烧炉加精矿前,应按钼含量和杂质含量进行配料,并要充分混合均匀,配好的料中钼含量误差在0.2%之内,Mo45%,Pb0.8%,Cu 0.6%,SiO212%,CaO3%,H2O4%。
回转窑焙烧钼精矿
在国内用内加热式回转窑焙烧钼精矿,回转窑技术参数为:长度28000mm;直径1500mm;转速0.51r/min;倾角1%。每台窑日产氧化钼砂5-7t
    窑内物料在窑体旋转和倾斜作用下,由窑尾向窑头运动。同时,辉钼矿的氧化反应开始进行。根据MoS2在窑内发生的热化学反应和加热炉的热效应作用,窑内大致可分成三段,每段的位置随加料速度及精矿的物理性质及化学成分不同而有所变化:
1)预热干燥带。此段在窑尾部67m处,温度在773923K之间,物料在这段里预热干燥,除去油和水。
2)反应带。此段在窑中间45m处,温度在9231073KMoS2在这段达到燃点,主要靠本身的化学反应热进行氧化反应生成钼的氧化物。当物料的残硫降至3.5%以下时,不能靠反应热脱硫,此时靠加热炉供给的高温,使残硫继续脱掉。
3)冷却带。在窑头78m处,温度在9231023K之间,焙烧好的熟钼矿在这段里降温冷却后出炉。
回转窑焙烧钼精矿,物料在炉内停留约7h。采用重力和旋风除尘器收尘。回转窑焙烧钼精矿回收率97%-98%,熟钼矿含硫达到小于0.07%以下,合格率达到90%。内加热方式回转窑工艺改变了老式的外部加热方式。回转窑使用寿命在110年。
三、炉外法生产钼铁工艺简介
1、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%,S0.065%,P0.023%,Cu0.30%,SiO28%-14%,Pb0.2%-0.5%。粒度不得大于20mm1020mm粒度不得大于总量的20%。
    硅铁粉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:1.01.8mm不超过1%,0.51.0mm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
    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:Fe68%,S0.05%,P0.035%,C0.30%,Cu0.1%。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CaF90%,S0.05%,P0.05%,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
    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
每批炉料总放热量为:
102195.6266662171708716.925288.3420032.8kJ
2、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。
3、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150200mm,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。
4、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焊插入点火物中摇晃,使点火物与下部炉料相通。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。
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210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
3)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
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、炉渣成分范围如下。,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、炉渣成分范围如下。
5、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78h,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,在等分在线取三根金属柱,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432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4050mm后才能进行包装。
  • 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。
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CNY ¥ 1850000

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