基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法与流程

文档序号:12883459阅读:455来源:国知局

本发明属于铁合金技术领域,特别涉及一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法。



背景技术:

钼铁是钢铁工业重要铁合金之一,钼铁用于钢铁工业合金添加剂。在钢种加入钼可以提高钢的强度和韧性(特别是高温性能),改善钢件的淬透性和淬硬性。目前,国内外钼铁的钼含量都在55%~75%之间,国内主流的钼铁产品钼含量都在60%左右,这些钼铁的制备都采用铝热法制备,也就是常说的炉外法,炉外法所采用的炉子是一个放置在砂基上的圆筒,内砌粘土砖衬,用含硅75%的硅铁和少量铝粒作还原剂,炉料一次加入炉筒后,用上部点火法制备,即在料面上用引发剂(硝石、铝屑或镁屑)点火,点火后即发生激烈反应,然后镇静、放渣、拆除炉筒,钼铁锭先在砂窝中冷却,再送冷却间冲水冷却,最后进行破碎,精整,得到产品钼铁。用这种传统的配方进行铝热法制备钼铁时,主要存在以下缺点:1)反应温度高,普遍在2000℃以上,炉料一次加入,反应过程温度难以控制;2)反应体系迅速升温降温,渣金有效分离时间不充分,导致渣金分离效果差、合金中夹杂物含量高。3)反应用到的硝石或萤石会在制备过程中产生氮氧化物或氟化物,造成污染。

中国专利(cn104762544a)介绍了一种用碳粉作为还原剂,由混合物粉体与还原剂混合后在不高于1600℃的温度条件下焙烧后随炉冷却后得到产物,然后对产物进行渣铁分离,得到钼铁合金。该方法存在合金中碳含量高等缺点。

本发明基于目前制备钼铁合金过程中反应过程温度难以控制、渣金分离效果差、合金中夹杂物含量高、高污染等的缺点,提出基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法。



技术实现要素:

鉴于目前制备钼铁合金过程中反应过程温度难以控制、渣金分离效果差、合金中夹杂物含量高、高污染等的缺点,提出基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法。即首先以moo3、fe2o3等为原料,采用梯度加料的方式进行铝热自蔓延反应得到高温熔体,进行梯度还原熔炼,即将投放物料的配铝量由高于化学计量比逐渐降低至低于化学计量比,并采用分批加料或连续加料方式实现反应过程及温度的控制以及金属氧化物的彻底还原,且配铝系数梯度越小,合金熔体中铝残留越低;加料完毕之后保温熔分,然后向高温熔体中加入高碱度cao-caf2基精炼渣,调整渣的碱度和熔点,进行渣洗精炼,实现渣金界面化学反应和渣金分离的彻底进行;最后除渣后得到钼铁合金。

本发明基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

所述的铝热自蔓延反应原料包括moo3、fe2o3粉末、铝粉和cao;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3:fe2o3粉末:铝粉:cao=1.0∶(0.32~0.95)∶(0.48~0.69)∶(0.82~1.62);

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;fe2o3≤0.2mm;铝粉粒度≤2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

采用以下两种加料方式之一进行铝热自蔓延反应:

加料方式一:

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为若干份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量按照反应化学计量比的1.10~1.30倍逐渐降低至化学计量比的0.9~0.7倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×(90~100)%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的10~30%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

加料方式二:

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.10~1.30倍逐渐降低至化学计量比的0.9~0.7倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,0<a≤0.05;

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×(90~100)%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700~1800℃,保温时间5~15min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的85~95%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,搅拌转速50~150rpm;控制温度为1700~1800℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶(0.02~0.10);cao-caf2基精炼渣为以下两种中的一种:

第一种:按质量比10~25%的caf2,余量为cao;

第二种:按质量比10~25%的caf2,5~10%的na2o,余量为cao;

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700~1800℃保温并持续偏心机械搅拌10~30min,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到钼铁合金。

本发明制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为55.0~75.0%,al≤2.0%,o≤1%,余量为fe。

所述的步骤1中,所述的预处理的方式为:

将moo3,fe2o3粉末,cao,分别进行焙烧,焙烧温度150~400℃,焙烧时间12~48h。

所述的步骤2中,所述的若干份为n份,n≥4。

所述的步骤3中,所述的电磁感应的设备为中频感应炉,其电磁场的频率大于等于1000hz。

所述的步骤4中,所述的偏心机械搅拌,偏心率为0.2~0.4;

所述的步骤4中,所述的喷吹优选为在中频感应炉底部喷吹。

所述的步骤4中,所述的高纯惰性气体为高纯氩气,纯度大于等于99.95%。

本发明的一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,与传统铝法制备钼铁合金相比,具有显著的进步和优点:

1、首先采用比化学计量比高的配铝系数物料进行铝热自蔓延,得到更高温度的高温熔体,有利于后续低配铝系数物料的反应引发;

2、高的配铝系数保证了所得到的熔体中强烈的还原气氛,保证了金属氧化物的彻底还原;

3、物料配铝系数由大于化学计量比逐渐降低至小于化学计量比,这样开始得到熔体中与铁、钼结合的过量的还原剂被逐渐释放出来,与后续加入的低配铝系数物料中的钼、铁的氧化物逐渐反应,实现了最终产品中残留铝有效降低;

4、加料批次越多或连续加料梯度越小,配铝系数梯度变化越小,梯度还原效果越明显,合金的收率越高;同时,控制加料速度可以对反应过程中的温度进行控制;

5、渣洗精炼过程中,利用加入的精炼渣调整渣的碱度和熔点,降低了渣的粘度,提高了渣的流动性,实现渣金界面化学反应和渣金分离的彻底进行,实现氧化铝等夹杂有效脱除;同时,保温熔炼与渣洗精炼过程,充分利用了体系反应热,降低能耗。

6、采用电磁感应加热进行渣洗精炼,外加偏心机械搅拌,形成上层为氧化铝基熔渣层,下层为金熔体层,强化了渣金分离过程。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

以下实施例中,高纯氩气的纯度大于99.95%;

以下实施例中,熔分过程和渣洗精练过程,采用的设备均为中频感应炉,中频感应炉中的电磁场的频率不低于1000hz。

实施例1

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.63∶0.59∶0.95;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为5份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量依次为化学计量比的1.20、1.05、1.0、0.90、0.85倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×98%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的20%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1800℃,保温时间15min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.2,搅拌转速50rpm;控制温度为1800℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.04;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为10%,cao为90%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1800℃保温并持续偏心机械搅拌10min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为59.2%,al1.80%,o0.8%,余量为fe。

实施例2

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.68∶0.61∶0.99;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为6份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量依次为化学计量比的1.20、1.1、0.95、0.90、0.85、0.80倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×97%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的28.6%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1750℃,保温时间10min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.4,搅拌转速100rpm;控制温度为1750℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.06;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为20%,cao为80%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1750℃保温并持续偏心机械搅拌20min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为58.0%,al1.50%,o0.7%,余量为fe。

实施例3

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.78∶0.62∶1.12;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为8份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量依次为化学计量比的1.20、1.1、1.0、0.95、0.925、0.90、0.875、0.85倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×99%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的22.2%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700℃,保温时间5min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的95%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.3,搅拌转速150rpm;控制温度为1700℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.08;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为25%,cao为75%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700℃保温并持续偏心机械搅拌30min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为58.7%,al1.20%,o0.5%,余量为fe。

实施例4

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.8∶0.63∶1.18;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.23倍逐渐降低至化学计量比的0.75倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,a=0.02;经过计算,m为24次,铝粉流量梯度变化的时间间隔为总反应时间除以m。

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×98%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1750℃,保温时间10min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.3,搅拌转速100rpm;控制温度为1750℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.06;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为10%,cao为85%,na2o为5%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1750℃保温并持续偏心机械搅拌20min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为58.0%,al1.40%,o0.6%,余量为fe。

实施例5

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.84∶0.65∶1.25;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.16倍逐渐降低至化学计量比的0.8倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,a=0.005;经过计算,m为72次。

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×96%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700℃,保温时间10min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的85%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.4,搅拌转速100rpm;控制温度为1700℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.08;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为10%,cao为80%,na2o为10%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700℃保温并持续偏心机械搅拌20min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为57.5%,al1.10%,o0.4%,余量为fe。

实施例6

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.89∶0.67∶1.46;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.10倍逐渐降低至化学计量比的0.85倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,a=0.001;经过计算,m为250次。

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×95%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700℃,保温时间20min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.4,搅拌转速100rpm;控制温度为1700℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.08;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为20%,cao为75%,na2o为5%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700℃保温并持续偏心机械搅拌30min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为55.8%,al1.00%,o0.35%,余量为fe。

实施例7

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.51∶0.54∶0.89;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为5份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量依次为化学计量比的1.20、1.05、1.0、0.90、0.85倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×98%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的20%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1800℃,保温时间15min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.2,搅拌转速50rpm;控制温度为1800℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.04;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为10%,cao为90%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1800℃保温并持续偏心机械搅拌10min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为64.3%,al1.82%,o0.8%,余量为fe。

实施例8

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.53∶0.55∶0.96;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为6份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量依次为化学计量比的1.20、1.1、0.95、0.90、0.85、0.80倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×99%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的28.6%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1750℃,保温时间10min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.4,搅拌转速100rpm;控制温度为1750℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.06;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为20%,cao为80%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1750℃保温并持续偏心机械搅拌20min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为64.0%,al1.20%,o0.64%,余量为fe。

实施例9

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.55∶0.56∶1.06;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为8份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量依次为化学计量比的1.20、1.1、1.0、0.95、0.925、0.90、0.875、0.85倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×99%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的22.2%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700℃,保温时间5min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的95%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.3,搅拌转速150rpm;控制温度为1700℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.08;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为25%,cao为75%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700℃保温并持续偏心机械搅拌30min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为53.7%,al0.80%,o0.36%,余量为fe。

实施例10

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.57∶0.56∶1.26;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.15倍逐渐降低至化学计量比的0.82倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,a=0.003;经过计算,m为110次。

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×97%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1750℃,保温时间10min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.3,搅拌转速100rpm;控制温度为1750℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.06;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为10%,cao为85%,na2o为5%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1750℃保温并持续偏心机械搅拌20min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为62.0%,al1.30%,o0.6%,余量为fe。

实施例11

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.58∶0.75∶1.30;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.2倍逐渐降低至化学计量比的0.76倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,a=0.001;经过计算,m为440次。

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×96%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700℃,保温时间10min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的85%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.4,搅拌转速100rpm;控制温度为1700℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.08;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为10%,cao为80%,na2o为10%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700℃保温并持续偏心机械搅拌20min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为61.2%,al1.20%,o0.48%,余量为fe。

实施例12

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.60∶0.78∶1.34;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.12倍逐渐降低至化学计量比的0.8倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,a=0.0004;经过计算,m为800次。

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×92%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700℃,保温时间20min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.4,搅拌转速100rpm;控制温度为1700℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.08;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为20%,cao为75%,na2o为5%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700℃保温并持续偏心机械搅拌30min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为61.5%,al1.00%,o0.34%,余量为fe。

实施例13

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.31∶0.48∶0.82;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为5份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量依次为化学计量比的1.20、1.05、1.0、0.90、0.85倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×98%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的20%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1800℃,保温时间15min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.2,搅拌转速50rpm;控制温度为1800℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.04;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为10%,cao为90%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1800℃保温并持续偏心机械搅拌10min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为74.2%,al1.22%,o0.78%,余量为fe。

实施例14

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.32∶0.485∶0.89;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为6份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量依次为化学计量比的1.20、1.1、0.95、0.90、0.85、0.80倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×98%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的28.6%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1750℃,保温时间10min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.4,搅拌转速100rpm;控制温度为1750℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.06;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为20%,cao为80%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1750℃保温并持续偏心机械搅拌20min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为74.1%,al1.18%,o0.56%,余量为fe。

实施例15

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.34∶0.49∶1.06;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料分为8份;

按照每份混合物料加入反应炉的顺序,分别配铝,配铝量依次为化学计量比的1.20、1.1、1.0、0.95、0.925、0.90、0.875、0.85倍;按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,ma=mt×99%;

其中,第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的22.2%,并且第一批加入反应炉的混合物料,需加入镁粉作为引燃物,点燃混合物料引发自蔓延反应,得到足以引发后续反应的第一批高温熔体;

按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序,依次加其它份混合物料到反应炉中,直至所有物料完全反应,得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700℃,保温时间5min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的95%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.3,搅拌转速150rpm;控制温度为1700℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.08;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为25%,cao为75%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700℃保温并持续偏心机械搅拌30min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为72.4%,al0.98%,o0.43%,余量为fe。

实施例16

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.35∶0.49∶1.22;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.14倍逐渐降低至化学计量比的0.82倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,a=0.005;经过计算,m为64次,铝粉流量梯度变化的时间间隔为总反应时间除以m。

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×96%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1750℃,保温时间10min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.3,搅拌转速100rpm;控制温度为1750℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.06;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为10%,cao为85%,na2o为5%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1750℃保温并持续偏心机械搅拌20min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为72.0%,al1.02%,o0.54%,余量为fe。

实施例17

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.37∶0.5∶1.21;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.19倍逐渐降低至化学计量比的0.86倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,a=0.003;经过计算,m为110次。

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×95%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700℃,保温时间10min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的85%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.4,搅拌转速100rpm;控制温度为1700℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.08;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为10%,cao为80%,na2o为10%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700℃保温并持续偏心机械搅拌20min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为71.8%,al0.88%,o0.37%,余量为fe。

实施例18

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钼铁合金的方法,具体包括以下步骤:

步骤1:物料预处理

将铝热自蔓延反应原料分别进行预处理,具体为moo3于150℃焙烧72h,fe2o3粉末于200℃焙烧12h,cao于400℃焙烧20h,得到预处理后的铝热自蔓延反应原料;

按配比,称量预处理后的铝热自蔓延反应原料,按质量比,moo3∶fe2o3粉末∶铝粉∶cao=1.0∶0.39∶0.5∶1.23;

所述的铝热自蔓延反应原料中,各个原料的粒度分别为:moo3≤2mm;铝粉粒度≤2mm;fe2o3粉末≤0.2mm;cao粒度≤0.2mm;

步骤2:铝热自蔓延反应

将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀,得到混合物料,将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中;

同时,将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机,使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.19倍逐渐降低至化学计量比的0.73倍,其中,配铝量梯度变化次数满足关系式:

m=(b-c)÷a(1)

式中,m为配铝量梯度变化的次数,b为最高的配铝量,c为最低的配铝量,a为配铝量梯度变化系数,a=0.001;经过计算,m为460次。

按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt,铝粉的实际加入总质量为ma,其中,理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系:ma=mt×92%;

铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应,直至所有物料完全反应后得到高温熔体;

步骤3:电磁场作用下的熔分

采用电磁感应对高温熔体加热,进行保温熔分,实现渣金分离,得到分层熔体,上层为氧化铝基熔渣,下层合金熔体;其中,熔分过程中,控制温度为1700℃,保温时间20min;

步骤4:渣洗精炼

(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的90%移除,对剩余的体积的氧化铝基熔渣和下层的合金熔体进行偏心机械搅拌,偏心距为0.4,搅拌转速100rpm;控制温度为1700℃;

(2)当熔体混合均匀后,持续搅拌,并从中频感应炉底部以高纯惰性气体为载气,向混合均匀的熔体喷吹cao-caf2基精炼渣,进行渣洗精炼;其中,按质量比,铝热自蔓延反应原料∶cao-caf2基精炼渣=1.0∶0.08;cao-caf2基精炼渣含有的成分及其质量百分比为:caf2为20%,cao为75%,na2o为5%。

(3)喷吹cao-caf2基精炼渣后,在1700℃保温并持续偏心机械搅拌30min,停止偏心机械搅拌,得到钼铁合金熔体;

步骤5:冷却

将钼铁合金熔体冷却至室温后,除去上部的熔炼渣,得到高品质钼铁合金。

本实施例制备的钼铁合金含有的化学成分及其质量分数为:mo为71.1%,al0.60%,o0.28%,余量为fe。

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