第八章 炉外法冶炼铁合金

这些助热剂的闪火温度低，燃烧时热效应大。因此，可用助热
剂燃烧放出的热点燃金属热还原反应。“助热剂”又靠点火物
（如镁条）的燃烧去点燃。
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此外，炉料中还须混入熔剂，如石灰、萤石和硅石等，其 作用是控制还原反应速度；调整炉渣的粘度以强化渣、金反应， 便于渣、金分离和金属的汇集；调整炉渣渣粘度，提高炉渣去 除杂质的能力等。炉外法冶炼是间断式的。 1 钼铁 1.1 钼的主要物理化学性质 1.1.1 钼的主要物理性质 钼是灰白色有金属光泽的金属，结晶结构为体心立方。钼的 主要物理性质如下：
钼在地壳中含量较少，占第 37 位，约为 3 x 10-4％。目前已
知的含钼矿物有 20 多种，较有经济价值的只有四、五种，其
中以辉钼矿最为重要。
辉钼矿：化学式为 MoS2，化学成分（ % ) : Mo59 . 96 ,
S0.04 ；呈黑灰色，密度为 4 . 7 -5 . 0 (g / cm3 ）。为六方、
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钼铁的用途 钼的最重要的用途是用于炼制合金钢。
钼加入钢中使之合金化是以钼铁或氧化钼团块形式加入的。 从经济效果上看，钼铁成本较氧化钼团块高，从使用效果上 看，一些钢种使用氧化钼对钼的回收率并无有害影响，所以 近年来国外广泛使用氧化钼团块，并且有很大一部分取代了 钼铁。 2 钼矿
2.1 钼矿物和钼矿石
热效应表示，当其值大于2.3kJ/mg时，反应放出的热量足以
使反应顺利进行。该值是炉外法冶炼的基本条件。
其次，要保证还原反应的充分进行，必须使被还原的金属
氧化物与金属还原剂有良好的接触。这就要求二者有较小的粒
度，并混匀。
为使入炉原料发生反应，在炉料中必须加入适量“助热
剂”。常用的‘助热剂”有铝粒和硝石、硫酸钙、硫酸钾等。
钼与碳可生成两种化合物，即 Mo2C 和 MoC 。其中 Mo2C 熔 点为 2405 ℃
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1.2 钼铁的简史、牌号和用途 钼铁发展的简单历史 1782 年，耶尔姆加热掺有牛血、角盐和酒石的辉钼矿制得一 种新金属钼。 1900 年法国首次制得了钼铁。吉罗公司在 1900 年声称生产了 54t 钼铁。从此钼铁的产量增加较快，但 从 1920 年开始发展才较普遍。 钼铁的牌号
钼精矿氧化焙烧过程中发生以下主要反应： （1） MoS2的氧化反应：
上反应是强放热反应。在标准状态下，常温时即可发生反应。
在实际情况下，随着PSO2和PO2的变化，反应的△G也发生变
化。但只要
即有比较充足的氧气供给焙
烧反应，上反应仍可进行。
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在实际焙烧过程中， MoS2的氧化反应速度较快才有实际意 义。钼精矿颗粒愈小，且与氧接触条件愈好，反应速度愈快。 实际测定的钼精矿开始氧化温度（宏观开始温度高于理论开 始温度）与燃烧温度（即激烈反应温度）与钼精矿粒度的关 系如下表 所示。
2.2 钼矿的采选
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自然界中单体钼矿很少，大多数钼矿物以杂质形式存在于其他 矿物之中。如辉钼矿大多存在于硫化铜矿石中，所以可以说它 是铜矿的副产品。钼矿的开采可分为地表开采和深井开采两种。 开采出的矿石都需经粗破碎和细破碎多道工序，才能精选。 常用的钼矿精选法为浮选法，此法可将辉钼矿与采用的脉石较 彻底地分离。对于与钨矿共生的钼矿，用重力选矿法精选。
钼矿石含钼量很低。含辉钼矿 0.2 -0.5 ％的钼矿石就具有 工业开采价值。但以单体相矿物形式存在的钼矿石很少见， 大多是与铜、钨、铋、铅或其他矿物共生的复合矿。 美国、南美的智利、秘鲁和俄罗斯、加拿大等国是世界上 主要的钼矿生产国。我国的钼矿资源主要集中在东北、西 北、中南和华南等地区。其中辽宁锦西矿是较大的钼矿。
层状晶格。硬度较小。看上去似鳞片状石墨。含这种 钼矿物
的单体钼矿与石墨相混。
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钼铅矿：化学式 PbMoO4 （钼酸铅），化学成分（ % ) ; PbO60.79%，MoO3 39.21 ；有各种颜色如黑色、橙黄色、 白色等。结晶为正方、棱锥形。密度为 6.3-7.0。硬度比辉 钼矿大，外观有油脂样光泽。 钼酸钙矿：化学式 CaMoO4 ，呈淡黄色，密度约为 4.5
炉外法冶炼铁合金
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炉外法是金属热还原法的一种。金属热还原法是用与氧亲
合能力强的金属还原与氧亲合能力较差的金属氧化物，制取不
含碳或难熔的金属及其合金的方法。此法生产的金属或铁合金
有金属铬、钼铁、钛铁、硼铁、铌铁、锆铁和高钒铁、高钨铁
等。
炉外法冶炼铁合金使用的还原剂是与氧亲合能力强的金属，
常用铝或硅及硅铁。冶炼过程中还原剂氧化放出的热量用单位
我国典型的钼精矿成分（ % )
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国外典型钼精矿成分（ % ) 钼精矿国家标准
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3 钼精矿的氧化焙烧 3.1 焙烧原理
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经选矿得到的钼精矿含硫量很高，直接用于冶炼，钼铁含硫量 也高。要想生产含硫量低的合格钼铁，应在冶炼前将含硫量高 的钼精矿氧化焙烧，较彻底地去除其中的硫，得到的是用于冶 炼的熟钼精矿。可见，钼精矿的氧化焙烧是冶炼钼铁的第一道 工序。
钼与硫能生成三种硫化物，即MoS3、 MoS2和 Mo2 S3。 其中 MoS2 的熔点为 1700 ℃ 。
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钼与铁
钼铁的熔点较高，如 Mo 占 60 ％时，熔点为 1540 ℃ 以上。 钼的硅化物
钼与硅可以生成三种化合 物，即 Mo3Si 、 Mo5Si2 和 MoSi2。其中 MOSi2熔 点为 2030℃。 钼的碳化物
MoS2的开始氧化温度、燃烧温度与粒度的关系
因 MoS2氧化强烈放热；当反应温度升高时，反应平衡将向左移 动，面且反应本身放出的热量足以维持焙烧反应正常进行。所以， 就MoS2氧化焙烧成MoO3反应本身来说，不需外部供热。随着反 应进行，反应体系 SO2 ( g ）不断增加，即PSO2增加，为使生成 SO2（g）反应充分进行，就应保证焙烧中有过剩的空气。这样1可3 以降低氧化焙烧温度
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1.1.2 钼的主要化学性质 钼的氧化物
钼与氧可生成一系列氧化物，主要有二氧化钼（ MoO2） 场）、三氧化钼（ MoO3 ）和五氧化二钼（Mo2O5 ） 二氧化钼具有金属光泽，呈暗褐色，密度为 6.34 g/cm3
三氧化钼是稳定的氧化物，具有明显的酸性，称为钼酸酐， 白色，加热时变成草绿或淡黄色，其密度为 4 . 45 ，在 650 ℃ 时能明显升华，熔点为795 ℃ ，沸点为 1150 ℃，冶炼钼 铁时主要使用 MoO3。 钼的硫化物