12382-30-8
12382-30-8 結(jié)構(gòu)式
常見(jiàn)問(wèn)題列表
鉬鐵合金
鉬鐵是指含鉬量在55.0%至75.0%范圍內(nèi)的鉬與鐵互熔形成的合金。鉬鐵標(biāo)準(zhǔn)要求含鉬量55%以上，實(shí)際生產(chǎn)大多數(shù)含鉬60%左右。它主要用于煉鋼作鉬元素加入劑。因鉬能降低鋼的共晶分解溫度，擴(kuò)大鋼的淬火溫度范圍，從而影響鋼的淬火硬化深度。鉬經(jīng)常與其它元素如鉻、鎳、鋇等配合使用。使鋼具有均勻的細(xì)晶組織，提高鋼的強(qiáng)度、彈性限度、抗磨性及沖擊強(qiáng)度等性能。鉬廣泛用于煉制結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹耐酸鋼、耐熱鋼和磁鋼等一系列鋼種。另外，鉬應(yīng)用在合金鑄鐵上，使灰口鐵晶粒變小，并能改進(jìn)灰口鐵在高溫下的性能，提高其耐磨性。
鉬鐵礦石
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發(fā)現(xiàn)歷史
1778年瑞典化學(xué)家舍勒(C.W.Scheele)發(fā)現(xiàn)鉬。1894年鉬首次用于裝甲鋼板生產(chǎn)。根據(jù)A.庫(kù)塔涅(A.Coutagne)的報(bào)導(dǎo)1900年法國(guó)首先制得鉬鐵。1910年發(fā)現(xiàn)含鉬鋼具有特殊性能。1930年前是在電爐內(nèi)用碳還原輝鉬礦，加石灰作熔劑生產(chǎn)鉬鐵。該法為了脫硫和脫碳須經(jīng)多次精煉，致使鉬的回收率降低。后來(lái)改為將硫化鉬先氧化成氧化鉬，再用金屬熱還原法將氧化鉬還原成鉬鐵。中國(guó)鉬礦發(fā)現(xiàn)于清末。第一次世界大戰(zhàn)前夕開(kāi)始開(kāi)采，已建成的生產(chǎn)基地有楊家杖子、金堆城、小寺溝、寶山、欒川等。1956年吉林鐵合金廠開(kāi)始生產(chǎn)鉬鐵。性質(zhì)和用途
鉬的原子量為95.94。外層電子結(jié)構(gòu)為4d55s1，熔點(diǎn)為2615℃，沸點(diǎn)為4610℃，密度(20℃)為10.2g/cm3。鉬與鐵的二元相圖見(jiàn)圖1。鉬與鐵形成α與γ兩種固溶體和兩個(gè)金屬間化合物ε(Fe7Mo6)和σ(FeMo)相。工業(yè)鉬鐵含有約60%Mo，熔化溫度為1800～1900℃;密度約9.0g/cm3。鉬鐵是一種鐵合金，由輝鉬礦或經(jīng)過(guò)焙燒的精鉬礦在電爐中冶煉而得。主要用作冶煉磁鋼、結(jié)構(gòu)鋼和高速鋼的合金元素加入劑。我國(guó)生產(chǎn)的鉬鐵含鉬55%左右。如果鋼中只含少量鉬，可采用鉬酸鈣作為元素加入劑，成本比鉬鐵低得多。
鉬在鋼中的作用可歸納為提高淬透性，提高熱強(qiáng)性，防止回火脆性，提高剩磁和矯頑力以及在某些介質(zhì)中的抗蝕性，并能防止點(diǎn)蝕傾向等。由于鉬在鋼中所產(chǎn)生的各種有益作用，在結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹耐酸鋼、耐熱鋼(也稱熱強(qiáng)鋼)、磁鋼等一系列鋼種中，得到了廣泛的應(yīng)用。在鑄鐵中鉬對(duì)改善強(qiáng)度和韌性很有效，加入量為0.25%～1.25%時(shí)，對(duì)中等和較大斷面的鑄件也能形成珠光體基體組織。常用于軋輥和其他耐磨鑄件。
圖1:鉬與鐵的二元相圖
鉬精礦
有工業(yè)價(jià)值的鉬礦物為輝鉬礦(MoS2)，在自然界它形成單一硫化鉬礦床和與銅礦共生的銅鉬礦床。鉬礦石含有Mo0.2%～0.5%，要經(jīng)選礦富集后，才能得到鉬精礦。冶煉鉬鐵用鉬精礦，要求含MOS2>75%，Pb<0.5%，Cu<0.5%，水分<4%。粒度通過(guò)80目。鉬精礦氧化焙燒
鉬精礦的氧化焙燒是用多膛爐。一般為8～12層。鉬精礦從爐頂加料孔加入爐子最上一層的邊沿，由中心軸帶動(dòng)的機(jī)械耙將精礦推向爐子中心落入下一層。再由中心推向邊沿落入下面一層。如此反復(fù)進(jìn)行，直至從最底層的排料孔中卸出。鉬精礦在爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由上到下，最初水分被蒸發(fā)，浮選劑被燒掉，爐料被逐漸加熱。在達(dá)到輝鉬礦的著火點(diǎn)時(shí)被點(diǎn)燃。精礦中的硫被從爐門(mén)孔進(jìn)入的空氣中的氧氧化成二氧化硫，同時(shí)放出大量熱。焙燒爐中各層的溫度要嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍。爐內(nèi)最高溫度要控制在680℃以下，以避免MoO3大量升華而造成鉬的損失。在爐子下面的2～3層，裝有煤氣(或燃油)噴嘴，以維持焙燒溫度，使脫硫反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。8層焙燒爐焙燒鉬精礦控制的溫度范圍和鉬精礦含硫量的變化如下：
焙燒得到的鉬焙砂含硫<0.10%。焙燒爐產(chǎn)生的煙氣含SO2約0.6%～1.0%。煙氣經(jīng)曲折的煙道，將其中的大顆粒粉塵沉降除去后，再進(jìn)入電除塵器回收煙塵后排放。除塵系統(tǒng)得到的粉塵返回焙燒爐。直徑5300mm的8層焙燒爐，每晝夜產(chǎn)鉬焙砂約13噸。焙燒過(guò)程鉬的回收率約98%，硫去除率達(dá)99.5%。生產(chǎn)1t鉬焙砂(含Mo45%)需要1.016t鉬精礦(含Mo45%)。單膛反射爐和回轉(zhuǎn)窯(內(nèi)熱式或外熱式)均可用作焙燒小量鉬精礦的設(shè)備，但鋁的回收率較低。
冶煉原料
用硅鐵還原鉬焙砂生產(chǎn)鉬鐵。反應(yīng)熱不能滿足工藝要求，需要添加部分鋁與硝石補(bǔ)充反應(yīng)熱量。因硝石反應(yīng)產(chǎn)生氧化氮污染環(huán)境，也可以調(diào)整鋁與鐵礦的配比來(lái)補(bǔ)充熱量。對(duì)原料的要求如下：(1)鉬焙砂要求S<0.10%、Cu<0.6 %、Pb<0.5%。實(shí)際成分為：Mo48. 5%～52%，S0. 04%～0.07%，P0.01%～0.02%，Cu0. 1%～0.5%，Pb0.2%～0.5%，F(xiàn)eO3%～5%，SiO28%～14%，CaO2%～4.5%。鉬總量中的5%～10%是以MoO2形式存在，計(jì)算反應(yīng)熱量時(shí)應(yīng)考慮。粒度<15mm，其中>10mm的部分占10%以下，<2mm的部分約占60%。
(2)硅鐵粉含Si75%～77%;粒度<1mm。
(3)鋁粒含Al>90%，Cu<0.1%;粒度<3mm，其中<0.5mm部分不得超過(guò)30%。
(4)鐵礦含F(xiàn)e>65%，S<0.05%，P<0.05%，C<0.30%;粒度<1mm。可以用氧化鐵皮或鐵精礦代替。
(5)鋼屑為普碳鋼鋼屑，卷曲長(zhǎng)度<50mm。
(6)螢石含CaF2>90%。粒度<3mm。
(7)硝石含NaNO3>90%。
所有原料都要進(jìn)行徹底干燥，不得含有潮氣，以免造成冶煉過(guò)程噴濺和發(fā)生事故。原料按計(jì)算配比準(zhǔn)確稱量，裝入混料機(jī)混合均勻，再裝入熔煉爐，用上部點(diǎn)火法冶煉。
鉬鐵熔煉爐
鉬鐵熔煉爐的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。上部爐筒砌耐火磚，底部為河砂筑成的砂窩。爐料混合均勻后裝入熔煉爐內(nèi)，中心略凸起。在爐料上部放入引火混合物(硝石與鋁粒的混合物)，用棍扎一小孔使引火混合物下部伸入爐料。引火混合物上加少量鎂屑，用燒紅的鐵棍(或明火或電弧)點(diǎn)燃，反應(yīng)即自動(dòng)進(jìn)行。內(nèi)徑為1700～1800mm，高約2000mm的熔煉爐筒，每爐能裝鉬焙砂4000～5000kg及其相應(yīng)的爐料。反應(yīng)時(shí)間約4～5min。反應(yīng)結(jié)束后，鎮(zhèn)靜30～50min，打開(kāi)渣孔放渣。放渣后吊起爐筒。再冷卻6～8h，取出鉬鐵錠，用水急冷40～60min后，破碎，精整，包裝。精整得到的廢金屬屑返回冶煉。冶煉得到的鉬鐵含Mo>55%，C<0.25%，S<0.15%，Si0.15%～1%，Cu<0.5%。爐渣的成分：Mo～0.2%，SiO262%～68%，F(xiàn)eO7%～11%，Al2O39%～13%，CaO6%～8%，渣中常含有少量細(xì)金屬粒。生產(chǎn)1t鉬鐵(Mo55%)需消耗：鉬焙砂(Mo45%)～1250kg，硅鐵(75%Si)～350kg，鐵礦石約 300kg，鋼屑約280kg，鋁粒約75kg，硝石約50kg，螢石約40kg;鉬回收率約98%。
圖4：鉬鐵熔煉爐示意圖
1—爐殼;2—黏土磚襯;3—渣口;4—砂基;5—用新砂子做的砂窩表面;6—容納鉬鐵的熔池;7—煙罩
鉬鐵生產(chǎn)工藝
鉬鐵由輝鉬礦或經(jīng)過(guò)焙燒的精鉬礦在電爐中冶煉而得。冶煉鉬鐵的原料主要為輝鉬礦(MoS2)。冶煉前通常把鉬精礦用多膛爐進(jìn)行氧化焙燒，獲得含硫小于0.07%的焙燒鉬礦。鉬鐵冶煉一般采用爐外法。爐子是一個(gè)放置在砂基上的圓筒，內(nèi)砌粘土磚襯，用含硅75%的硅鐵和少量鋁粒作還原劑。爐料一次加入爐筒后，用上部點(diǎn)火法冶煉。在料面上用引發(fā)劑(硝石、鋁屑或鎂屑)，點(diǎn)火后即激烈反應(yīng)，然后鎮(zhèn)靜、放渣、拆除爐筒。鉬鐵錠先在砂窩中冷卻，再送冷卻間沖水冷卻，最后進(jìn)行破碎，精整。金屬回收率為92～99%。在煉鋼工業(yè)中近年廣泛采用氧化鉬壓塊代替鉬鐵。鉬鐵通常采用金屬熱還原法熔煉。工藝流程見(jiàn)圖2。首先將鉬精礦(MoS2>75%)氧化焙燒得到鉬焙砂(MoO3)，再用金屬熱還原法冶煉得到鉬鐵。主要反應(yīng)為：(1)2MoS2+7O2→2MoO3+4SO2↑ (2) 2MoO3+3Si→2Mo+3SiO2。
鉬鐵生產(chǎn)工藝流程圖