一种多孔钼球团及其制备方法与流程

1.本发明属于钼铁合金技术领域，具体涉及一种多孔钼球团及其制备方法。


背景技术：

2.钼是合金钢中常见的合金元素之一，与其他合金元素共同作用能提高钢铁材料的强度、硬度和耐腐蚀性。炼钢过程中通常采用工业三氧化钼冶炼成钼铁合金，然后再将钼铁合金作为冶炼钼合金钢的添加剂。但钼铁合金价格昂贵，且钼铁密度大于铁水的密度，加入钢液时易沉降在炉底，增加了钢水的合金化过程，甚至少量钼铁沉积在炉底，造成钼元素的收得率降低，增加了冶炼过程的能耗和原料成本。
3.研究者开发了采用初级原料三氧化钼作为钼合金钢的添加剂，具有熔化速度快、成本低的优势，在国内外都得到了快速的发展。例如：中国文献cn103469049a公开了一种采用三氧化钼直接合金化炼钢工艺。但是，采用三氧化钼直接合金化炼钢，三氧化钼在高温下易挥发，致使钼的收得率波动大，必须依赖操作人员的操作经验；且将三氧化钼还原为金属钼需要消耗较多的还原剂，产生较多的产物，渣量显著增大；而且存在冶炼电耗增加以及炼钢过程中的沸腾等问题，这些问题都难以有效解决。中国专利文献cn105970073a一种采用二氧化钼为钼元素的添加剂用于冶炼含钼钢的方法，以钼精矿焙烧得到的工业级三氧化钼为原料，通过配碳还原，制备工业级二氧化钼，作为钼源直接合金化冶炼。该方法克服了三氧化钼容易挥发的缺点，具有钼收得率高等优点。但是，该方法仍然存在产品有害元素高、增加炼钢能耗、还原期加入收得率低、炼钢环节反应过程较慢的问题。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术存在的渣量生成多、钼含量低、冶炼电耗增加以及炼钢过程易沸腾等问题，本发明的目的是提供一种多孔钼球团及其制备方法，有效降低炼钢过程中钼元素的引入成本，且不增加现场工艺操作难度。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.本发明的一种多孔钼球团，其特征在于，采用以下质量分数的原料制成：钼精矿为17％～26％，生石灰为2.8％～3.2％，铁精粉为6％～8％，硅铁渣粉为2.7％～3.5％，兰炭为10％～13％，焦炭为3％～5％，余量为三氧化钼原料矿；
7.优选地，本发明所述的多孔钼球团，采用以下质量分数的原料制成：钼精矿为22.4％，生石灰为3.1％，铁精粉为6.5％，硅铁渣粉为3.5％，兰炭为10％，焦炭为3％，余量为三氧化钼原料矿；
8.所述钼精矿的牌号为kmo-51，粒度≥80目，80～120目的粉粒占比≤5wt％；所述生石灰的cao≥90wt％，粒度≥325目；所述铁精粉中含有fe元素含量≥90wt％、s元素含量≤0.18wt％，粒度≥80目；粒度≥200目的粉粒占比》80wt％，粒度≥325目的粉粒占比》40wt％；
9.所述硅铁渣粉为75#硅铁冶炼渣，经智能光电色选设备筛选，si元素含量≥
65wt％，粒度≥120目，c≤0.75wt％；
10.所述兰炭为ⅱ级，其中：s元素含量≤0.40wt％，灰分加权平均值≤7wt％，粒度≥200目，机械强度加权平均值≥60％；所述焦炭为冶金焦炭，粒度≥200目；所述三氧化钼原料矿中mo元素含量≥58wt％，s元素含量≤0.085wt％，粒度≥80目。
11.本发明的一种多孔钼球团的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
12.(1)将所述钼精矿、生石灰、铁精粉、硅铁渣粉、兰炭、焦炭和三氧化钼原料矿依次装入混合机中进行混合，搅拌时间5min以上至均匀，得到混合干料；
13.(2)边搅拌边向所述混合干料中加入适量结合剂，加完后继续搅拌10min以上至均匀；出料并直接挤压形成压球料团，然后进行干燥；
14.(3)将干燥球团置入回转窑中，在温度400～700℃、常压下进行金属还原2～3h，反应结束后自然冷却；
15.(4)将冷却球团进行破碎，筛分获得所需的粒径，即得到所述的多孔钼球团。
16.优选地，所述结合剂为羧甲基纤维素cmc、聚乙二醇、淀粉和水的混合物，由河南建杰实业有限公司生产；所述结合剂的加入量为所述混合干料总质量的8％～11％，更优选为所述混合干料总质量的10％。
17.所述混合机采用u型双螺带卧式混合机，具有可靠性好，噪音低，搅拌均匀，节省结合剂，混合料紧实，产线易布置等优点；所述回转窑是卧式回转窑，具有投资少、产量大、球团中非金属粉料易脱落等优点。
18.本发明的多孔钼球团中，mo元素含量≥68wt％，s元素含量≤0.10wt％，fe元素含量≥9wt％，作为钼源直接用于合金化冶炼，可在炼钢的熔化期或还原期加入。
19.与现有技术相比，本发明的积极效果是：
20.本发明通过预还原工艺，以硅铁渣粉、兰炭和焦炭作为还原剂，将三氧化钼原料矿中高温下易挥发的moo3还原为不易挥发的mo和moo2，因此多孔钼球团中钼元素以mo和moo2为主要成分。与钼铁合金相比，用于冶炼钼合金钢时，本发明的多孔钼球团价格低廉，可大幅降低生产成本；多孔钼球团的多孔结构，不仅降低了颗粒密度，而且可以减缓还原期加入时在钢水中的下降速度，不会沉积在炉底，显著增大mo溶入钢水的速度，增加了炼钢过程中钼元素的收得率，加快钢水的冶炼过程。
具体实施方式
21.下面通过具体的实施方式对本发明做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本发明而不是对本发明的限制。
22.本实施例选用的压球机压力形式为液压式，转速为13r/min，轧辊直径为650mm，轧辊材质为65mn，结构形式为双辊单压；压球料团的压球成球率≥90％，生球落下强度≥6.5次/球，筛分指数≤5％，干燥后球团强度≥20mpa，放置1周后球团强度≥25mpa。
23.下列实施例中，钼精矿的牌号为kmo-51，粒度≥80目，80～120目的粉粒占比≤5wt％；生石灰的cao≥90wt％，粒度≥325目；铁精粉中含有fe元素含量≥90wt％、s元素含量≤0.18wt％，粒度≥80目；粒度≥200目的粉粒占比》80wt％，粒度≥325目的粉粒占比》40wt％；硅铁渣粉为75#硅铁冶炼渣，经智能光电色选设备筛选，si元素含量≥65wt％，粒度≥120目，c≤0.75wt％；兰炭为ⅱ级兰炭，s元素含量≤0.40wt％，灰分加权平均值≤7wt％，
粒度≥200目，机械强度加权平均值≥60％；焦炭为冶金焦炭，二级，粒度≥200目；所述氧化钼中mo元素含量≥58wt％，s元素含量≤0.085wt％，粒度≥80目。
24.兰炭机械强度加权平均值的测试方法，步骤为：(1)称取兰炭样品，筛分，得6～13mm兰炭样品；(2)分别称取150g(精确到0.1g)兰炭样品置于全方位行星式球磨机的1#、2#、3#、4#球磨罐中，分别记作m1、m2、m3、m4，每个球磨罐放入6个直径为15mm、10个直径为6mm的氧化锆磨球；(3)球磨机的自转速度为270r/min，公转速度为135r/min，球磨时间为6min；(4)将球磨后兰炭样品筛分，称量球磨后6～13mm的样品重量，记作m61、m62、m63、m64；(5)兰炭机械强度q的计算公式为：q＝(m61/m1+m62/m2+m63/m3+m64/m4)/4。本实施例1-6和对比例1-4中所用兰炭的机械强度加权平均值为64.8％。
25.实施例1
26.实施例1～6和对比例1～4的多孔钼球团，采用以下质量分数的原料制成：钼精矿为17％～26％，生石灰为2.8％～3.2％，铁精粉为6％～8％，硅铁渣粉为2.7％～3.5％，兰炭为10％～13％，焦炭为3％～5％，余量为三氧化钼原料矿；具体配方列于表1中。
27.表1实施例1～6和对比例1～4的原料组成，wt％
[0028][0029]
实施例1～6和对比例1～4的多孔钼球团的制备方法，包括以下步骤：
[0030]
(1)将表1中所列的钼精矿、生石灰、铁精粉、硅铁渣粉、兰炭、焦炭和三氧化钼原料矿依次装入u型双螺带卧式混合机进行混合，搅拌时间10min至均匀，得到混合干料；
[0031]
(2)边搅拌边向所述混合干料中加入结合剂，结合剂的加入量为混合干料总质量的10wt％，结合剂的持续加入时间为5min，加完后继续搅拌20min至均匀；出料并直接挤压形成压球料团，压球料团的尺寸为50
×
35mm；将压球料团放在网带式干燥机中或自然放置干燥，形成干燥球团；结合剂为河南建杰实业有限公司生产的环保型粘合剂；
[0032]
(3)将干燥球团送入卧式回转窑中，在500℃、常压下进行金属还原反应2.5h，然后自然冷却至室温；检测金属化后的球团性能指标，达到了mo元素含量≥68wt％、s元素含量
≤0.10wt％和fe元素含量≥9wt％要求；
[0033]
(4)将冷却球团进行破碎，筛分获得所需的粒径，即得到多孔钼球团。
[0034]
将实施例1～6和对比例1～4的多孔钼球团进行检测，mo元素含量按照《yb/t 5039-2012氧化钼钼含量的测定钼酸铅重量法》进行测试；s元素含量按照《yb/t 5040-2012氧化钼硫含量的测定硫酸钡重量法》进行测试；fe元素含量按照《gb/t 6730.6-2016铁矿石金属铁含量的测定三氯化铁-乙酸钠滴定法》进行测试；压球料团理化指标按照《gb/t 32787-2016锰系铁合金粉尘冷压复合球团》技术规范中的测试方法进行；测试结果列于表2中。
[0035]
表2实施例1～6和对比例1～4的测试结果
[0036][0037]
对比例1中兰炭为5wt％含量偏低，焦炭为11wt％含量偏高，导致产品中s元素含量过高，增加了炼钢的脱硫成本和工艺操作难度。
[0038]
对比例2中钼精矿为28wt％含量偏高，相应引入的杂质较多，降低了球团在回转窑内的金属化率，导致mo元素含量过低，导致在炼钢过程中非金属氧化物的增多，增加炼钢成本和工艺操作难度，不利于钢水表面渣液粘度的调整。
[0039]
对比例3中硅铁渣粉为5w％含量偏高，一方面增加原料成本，另一方面增加了球团中si元素含量，导致在炼钢过程中渣的粘度过大，造成冶炼过程操作困难且增加能耗。
[0040]
对比例4中铁精粉为12.5w％含量偏高，导致mo的还原能力不足，且铁精粉颗粒间的结合强度弱，使得压球成球率低、生球落下强度，干燥后球团强度、放置1周后球团强度都偏低，增加了压球返料成本，同时产品中mo元素含量不合格。