关于氨浸钼渣用于特殊钢冶炼的实践与思考.pdf

年第 期总第 期铁 合 金.:./.作者简介 王哲 男 年出生高级工程师从事特殊钢冶炼工艺技术研发工作:.收稿日期 关于氨浸钼渣用于特殊钢冶炼的实践与思考王哲巴帅智(抚顺特殊钢股份有限公司 辽宁抚顺)摘 要 在钼酸铵生产过程中产生的氨浸钼渣通常在回收后用于生产钼铁合金或作为固体废物外排 文章尝试使用氨浸钼渣直接作为合金添加剂用于特殊钢冶炼经过工业标定氨浸钼渣中钼元素收得率可达到 以上使用氨浸钼渣生产的钢材能够满足质量标准要求降低了炼钢生产成本关键词 氨浸渣 特殊钢 冶炼 实践中图分类号/.文献标识码 文章编号()(.).前言钼是一种重要的稀有战略资源在许多领域有着非常广泛的应用 目前约 的钼以添加剂的形式应用于钢铁领域钢中加入钼元素后能够起到细化晶粒、改善钢的淬透性、韧性、高温强度和蠕变性能等作用是制造特殊钢产品不可缺失的金属元素 在国内炼钢厂应用最广的是使用钼铁作为添加剂用于特殊钢冶炼由于钼铁的制备流程长且钼资源较集中造成钼铁合金的市场价格一直居高不下除此之外常用的钼添加剂还有氧化钼块和炼钢钼坯上述三种炼钢常见钼添加剂的简要生产流程如图 所示除此之外陈宗祥等冶金学者对钼酸钙代替钼铁电炉炼钢进行过研究得到了较好的试验效果但存在钼回收率不稳定、杂质元素引入、渣量增大等问题 因此特殊钢企业为提高产品市场竞争力需要开展研究开发新型的低成本钼添加剂工作 氨浸钼渣用于炼钢添加剂的可行性研究在图 中钼焙砂经过氨浸工序制备钼酸铵过程中会产生 的废渣即氨浸钼渣 废渣中化学成分复杂除含有钼酸铵、氧化钼、硫化钼以外还含有难溶的钼酸盐(主要为、和 的图 三种主要钼添加剂生产工艺流程图.钼酸盐)和大量的二氧化硅其中钼元素多以钼酸钙、钼酸铵形式存在废渣含钼元素量不稳定经测量标定通常在 之间 由于氨浸废渣成分复杂处理成本高因此目前很多铁合金厂家并没有合理有效的回收利用氨浸废渣而选择露天堆放 某钼铁生产厂尝试在钼铁冶炼过程中配入部分氨浸钼渣但钼元素收得率不稳定渣量偏大制约了其回收利用效率 西安建筑科技大学孙超等人对使用氨浸钼渣生产钼铁过程中的还原基础理论进行了研究分析因此可以看出氨浸废渣中的钼元素在一定的冶金条件下可以被充分还原具有回收利用价值.钼氧化物的碳还原条件氨浸废渣的氧化钼通常为 标准状态下利用基本热力学数据可以计算出碳还原氧化钼的吉布斯自由能反应式为:()().()()()().()().()各还原反应的 图如图 所示从图 可以看出在正常冶炼温度下各阶段还原反应的吉布斯自由能均小于 说明式()、()、()的三个反应中钼元素可以进入钢液因此在炼钢环境下利用碳还原氧化钼中钼元素是可行的.钼酸钙的还原条件钼酸钙是氨浸废渣中的主要钼化合物与碳发生反应时反应式为:图 碳还原 热力学状态图.()()()().()当反应温度低于钼酸钙熔点()时碳与钼酸钙发生固固反应生成固体 会阻碍碳与钼酸钙之间的接触影响固固反应而且单纯的固固反应速度非常慢这时在式()反应中生成的 可以与钼酸钙发生间接还原反应反应产物 再与碳反应生成 形成连锁反应如下:()()()()()气化反应与 还原钼酸钙反应的 平衡图如图 所示图 气化反应与 还原钼酸钙反应的 平衡图.由图 可以看出在标准条件下碳的气化反应和 还原钼酸钙的反应相交于 点当温度低于 点温度时不能满足 还原钼酸钙的反应要求当温度高于 点温度时气化反应产生的 浓度可以满足 还原钼酸钙的反应要求所以按照气固反应进行提高了反应速率 因此在炼钢氧化期铁 合 金 年 的冶炼环境中具备上述反应条件可以将钼酸钙中的钼元素还原至钢液中.钼酸铵的还原条件氨浸渣中的钼酸铵易受热分解经过试验测量当温度达到 左右时开始分解分解过程从钼酸铵表面的某点开始随后沿内反应界面进行分解出来的 在气固界面上吸附 随着分解反应的持续分解得到的 颗粒长大聚集到一定程度后脱离气固反应界面扩散到环境中钼酸铵受热分解反应如式()钼酸铵的分解速度受反应温度、压力和自身粒度影响 其中颗粒越小分解越快钼酸铵受热分解得到的氧化钼随着温度升高至 时开始被碳还原().().小结钼元素主要以氧化物、钼酸钙、钼酸铵的形态存在于氨浸钼渣中综上可知在具备碳还原条件与热力学条件下可以回收氨浸钼渣中钼元素而短流程电弧炉炼钢熔炼过程具备上述条件因此可以开展工业试验 氨浸钼渣添加剂的制备由于氨浸钼渣呈细粉状运输过程中易扬尘污染环境且不利于作为炼钢添加剂称重使用 因此配入黏合剂后经冷压设备制作成直径 且具有一定抗压强度的氨浸钼渣球团作为添加剂供炼钢厂使用球团外观如图 所示主要化学成分如表 所示图 经过加工生产的炼钢用氨浸钼渣添加剂.表 试验用氨浸钼渣添加剂主要化学成分.元素实测含量/.工业试验.试验条件冶炼工艺路线为 电弧炉模铸短流程炼钢冶炼阶段分为熔化期、氧化期、还原期选择在电弧炉熔化期加入氨浸钼渣添加剂钢铁料方面每炉使用 生铁其余铁料全部为废钢铁钢铁料总装入量 炉中配碳量按.控制.试验方法与过程使用的氨浸钼渣添加剂随第一包钢铁原料加入电炉中共计生产标定 炉品种涉及合金结构钢、模具钢、不锈钢其中 个炉次加入 /炉、个炉次加入 /炉 生产过程标定数据如表 所示表 生产过程标定数据.编号钢种原料用量/白灰消耗/(/)电耗/(/)钼元素含量/五害元素成分/氨浸钼渣钢水白灰增加电耗增加全钼炉中原钼收得率.第 期王哲等 关于氨浸钼渣用于特殊钢冶炼的实践与思考 编号钢种原料用量/白灰消耗/(/)电耗/(/)钼元素含量/五害元素成分/氨浸钼渣钢水白灰增加电耗增加全钼炉中原钼收得率.试验效果标定试验炉次的钼元素收得率、白灰消耗、电力消耗以及钢中五害元素的变化情况发现氨浸钼渣中钼元素平均收得率达到.且较稳定氨浸钼渣中 含量较高加入后造成炉渣偏稀需增加白灰量./增加电耗/增加冶炼时间 试验炉次电炉中取样分析铅元素含量平均.与同期非试验炉次水平相当满足产品标准要求在试验过程中发现氨浸钼渣中铜元素含量.铜元素含量较高且波动较大对钢中残余元素控制不利 在使用前需要进行检测参考铜元素含量控制氨浸钼渣添加剂的使用量避免影响钢材使用性能跟踪试验标定炉次钢材的纯净度及性能指标未见异常满足技术标准要求.经济性分析每炉使用 氨浸钼渣可代替 钼铁原材料降成本 元费用增加 元/炉综合降成本 元/炉因此每使用 氨浸钼渣可降成本.元 结论与思考使用在钼酸铵生产过程中产生的氨浸钼渣废料经过加工成型后作为合金添加剂直接用于短流程炼钢在炼钢熔化期加入时其钼元素收得率可稳定在 以上 由于氨浸钼渣中 含量较高需要增加石灰用量与一定的电力消耗测算综合成本使用 氨浸钼渣可降成本.元具有可观的经济效益 因此采用这种使用方法不仅降低了铁合金生产能耗也能够降低炼钢厂的生产成本由于目前氨浸钼渣废料多用于钼铁过程的生产并未考虑炼钢产品对五害元素和铜元素的具体要求因此需要氨浸钼渣回收单位根据渣中的残余含量水平对氨浸钼渣废料进行细化分类管理才能便于炼钢单位使用综上所述与传统钼铁代用产品相比氨浸钼渣具有推广价值一是氨浸钼渣比钼酸钙更易于制球成型便于炼钢使用二是氨浸钼渣添加剂收得率高于氧化钼球且更稳定 但由于氨浸钼渣添加剂中成分较复杂需要钼酸铵生产厂根据残余元素含量进行分级管理以便于钢厂回收使用参考文献 常贺强侯勇何凯等.含钼炼钢添加剂的发展.中国钼业():.陈宗祥张德铭.用钼酸钙炼钼合金钢的研究.钢铁研究总院学报():.孙超.氨浸渣和钼酸钙工业废渣冶炼钼铁的试验研究.西安建筑科技大学.陈敏.回收氨浸渣中钼资源的新工艺研究与生产实践.中国钼业():.朱传贵陈礼运汪洋等.钼渣中有价钼的回收.中国钼业():.铁 合 金 年