一、鉬金屬特性介紹
鉬主要的物理和化學屬性如下：
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相對原子質量
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95.95
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密度/（g/cm3）
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10.2
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熔點/度
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2883
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沸點/K
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5833
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熔化熱/（千焦耳/摩爾）
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7.37
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蒸發熱/（千焦耳/摩爾）
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536.3
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熵（298K溫度時）/（十/（mol.K））
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28.61
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鉬的熔點較高，在高溫下鉬的蒸氣壓很低蒸發速度小，鉬的 特點是導電性強。鉬能耐無機酸的腐蝕，但能很快地溶解在硝酸及硫酸的混合溶液中。
鉬與鐵可按任何比例互溶。在1453－1813K範圍內，化合物MoFe（含Mo63.29％）固態穩定。 1753K以下即使處於固相也會結晶出Mo2Fe3。含鉬量大於50％時，合金熔點顯著升高，如含鉬60％的合金熔點為2073K，含鉬高的鉬鐵不能從爐內流出。
鉬與碳生成碳化物Mo2C和MoC。 Mo2C的熔點為2653K，MoC的熔點為2843K，還可能生成復合碳化物Fe3Mo3C和Fe3CMo3C。鉬與硅生成Mo3Si、Mo5Si3、MoSi2。鉬與鋁生成MoAl。鉬與硫生成一系列的硫化物，MoS2、 Mo2S3、MoS3，其中MoS2是主要的硫化物。含MoS2的鉬礦稱為輝鉬礦。當溫度大於673K時MoS2易氧化成MoO3和MoO2。
鉬與氧生成一系列的氧化物MoO3、MoO2、Mo2O3、Mo4O11等，其中最穩定的是MoO3和MoO2。 MoO3具有明顯的酸性，稱為鉬酸酐，是淺綠色的粉未；加熱時呈鮮黃色。熔點978K，沸點1428K，生成熱746kJ/mo，密度4.4g/cm3，當溫度大於873K時MoO3就顯著昇華。 MoO3微溶于水，能溶于苛性碱、甦打、氨的溶液中而生成鉬酸鹽。 MoO2是紫褐色的粉末，並有金屬光澤。當溫度大於1273K時MoO2顯著昇華，其生成熱為588.2kJ/mol，密度6.34g/cm3。 MoO2不溶于水和碱性水溶液，也不溶于硫酸、鹽酸等酸中。
二、鉬精礦的氧化焙燒
鉬精礦中含MoS約75％，因為含硫高不能用來直接冶煉鉬鐵和生產氧化鉬塊，所以必須經過氧化焙燒脫除硫才能使用。習慣上焙燒前的鉬精礦稱為生鉬精礦，焙燒后的鉬精礦稱為熟鉬礦或鉬焙砂。
往焙燒爐加精礦前，應按鉬含量和雜質含量進行配料，並要充分混合均勻，配好的料中鉬含量誤差在0.2％之內，Mo≥45％，Pb≤0.8％，Cu≤ 0.6％，SiO2≤12％，CaO≤3％，H2O≤4％。
迴轉窯焙燒鉬精礦
在國內用內加熱式迴轉窯焙燒鉬精礦，迴轉窯技術參數為：長度28000mm；直徑1500mm；轉速0.5－1r/min；傾角1％。每台窯日產氧化鉬砂5－7t。
窯內物料在窯體旋轉和傾斜作用下，由窯尾向窯頭運動。同時，輝鉬礦的氧化反應開始進行。根據MoS2在窯內發生的熱化學反應和加熱爐的熱效應作用，窯內大致可分成三段，每段的位置隨加料速度及精礦的物理性質及化學成分不同而有所變化：
（1）預熱乾燥帶。此段在窯尾部6－7m處，溫度在773－923K之間，物料在這段里預熱乾燥，除去油和水。
（2）反應帶。此段在窯中間4－5m處，溫度在923－1073K，MoS2在這段達到燃點，主要靠本身的化學反應熱進行氧化反應生成鉬的氧化物。當物料的殘硫降至3.5％以下時，不能靠反應熱脫硫，此時靠加熱爐供給的高溫，使殘硫繼續脫掉。
（3）冷卻帶。在窯頭7－8m處，溫度在923－1023K之間，焙燒好的熟鉬礦在這段里降溫冷卻后出爐。
迴轉窯焙燒鉬精礦，物料在爐內停留約7h。採用重力和旋風除塵器收塵。迴轉窯焙燒鉬精礦回收率97％－98％，熟鉬礦含硫達到小於0.07％以下，合格率達到90％。內加熱方式迴轉窯工藝改變了老式的外部加熱方式。迴轉窯使用壽命在1－10年。
三、爐外法生產鉬鐵工藝簡介
1、原料
熟鉬礦是生產鉬鐵的主要原料，是鉬鐵中的鉬的來源，除要求品位高以外，對雜質也有嚴格的要求。一般成分為：Mo48％－52％，S≤0.065％，P≤0.023％，Cu≤0.30％，SiO28％－14％，Pb0.2％－0.5％。粒度不得大於20mm，10－20mm粒度不得大於總量的20％。
硅鐵粉是75％硅鐵經破碎、球磨的粉狀原料，用於還原熟鉬礦、鐵鱗等氧化物。硅鐵粉在使用前必須有準確的硅、鋁含量分析，含硅量要求為75％－77％，粒度要求是：1.0－1.8mm不超過1％，0.5－1.0mm粒度的不超過10％，其餘為0.5mm以下。粒度過大會造成鉬鐵含硅升高，使用含硅量高的硅鐵粉效果比含硅量低的好。
鋁粒要有準確的含鋁量以作為配料計算的依據，其粒度要求在3mm以下。粒度過小，生產中不安全；過大，則對冶煉反應不利。鋁粒的配加量要根據熟鉬礦的溫度、含鉬量、生產規模、氣溫條件而定。
鐵鱗是軋鋼、鍛造時的氧化鐵皮，是冶煉中的氧化劑及熔劑。在冶煉反應中約30％進入合金，是合金中鐵的來源之一；約70％的鐵鱗以FeO的形式進入爐渣，起稀釋爐渣的作用。對鐵鱗的要求：Fe≥68％，S≤0.05％，P≤0.035％，C≤0.30％，Cu≤0.1％。鐵鱗在使用前須加熱乾燥去掉水分及油分，在生產中也可以使用鐵礦，但鐵礦含硫較高，現國內已很少使用。
鋼屑是合金中鐵的主要來源，要求含鐵大於98％，一般用碳素鋼鋼屑。螢石粒度應在20mm以下，使用前要加熱乾燥，去掉水分，螢石中CaF≥90％，S≤0.05％，P≤0.05％，方可使用。爐料中螢石的配加量取決于實際爐渣情況和熟鉬礦中SiO2的含量。
硝石就是硝酸鈉，當使用含鉬低的熟鉬礦時，常由於氧量不足，還原劑不能多加，而造成爐料發熱量偏低，可用硝石作補熱劑。
每批爐料總放熱量為：
102195.6＋266662＋17170＋8716.9＋25288.3＝420032.8（kJ）
2、熔煉操作
爐料準備
爐料要加工成合適粒度，然後要進行烘乾，按配料比進行配料。爐料的準確稱量是保証冶煉正常進行的先決條件。稱量的順序是熟鉬礦、硝石、鋁粒、鐵鱗、硅鐵、鋼屑、螢石。稱好的爐料放入混料機內混料，混料時間約8min，混合均勻的爐料放入聚料斗內。
配料工作是一項非常仔細、不容許有絲毫差錯的工作，配料人員要精力集中、責任心強。盡可能採用電子自控裝置。
配料時應嚴格防火，因爐料易燃和粉塵易爆的特性，要求有嚴格的防火措施。混料工序要有嚴密的封閉排煙除塵設施。
3、熔爐
熔爐是冶煉鉬鐵的主要設備。熔爐外殼是用10mm鋼板焊制的圓形筒，內襯耐火粘土磚，在距爐殼下緣100mm處開設一個直徑120mm的放渣準備好的熔爐放在砂基上，在砂基中作成半球形的凹坑，用以容納熔化的合金。容納合金的凹坑稱砂窩。
用烘乾的河砂作成砂窩、擺正爐筒后將砂窩搗實，尤其是爐筒下緣與砂窩之間的結合處，要在裡面搗高150－200mm，外面搗高400mm以防止冶煉時爐渣由結合縫漏出。砂窩靠自然烘乾，嚴禁用濕砂窩，否則會造成嚴重噴濺現象，甚至噴濺傷人。
4、熔煉過程
混合好的爐料裝入熔爐內。 料斗加好后應加入精整返回品、碎屑，鋪成中空的環行一圈，不要靠近爐牆，以防粘結在爐壁不熔，也不能在中心不留反應通路，隔斷反應。環形鋪好后，再加入第二斗爐料，裝好爐料后料面距爐子上緣不應少於500mm，以防反應時噴濺外溢。
在爐料表面中心做一凹坑，加入點火混合物再用鋼焊插入點火物中搖晃，使點火物與下部爐料相通。擺正排煙罩后用紅火點燃，反應自動進行。
反應過程的變化是由中心開始向下和向四週蔓延。正常反應時間小於10分鐘。在前1/4時間反應平緩；在中間一段時間反應激烈，排出大量褐色濃煙，有沸騰和輕微噴濺現象；在后1/4時間反應減慢，火焰明亮，煙氣轉淡，反應結尾有明顯亮光。
（1）反應激烈，排出煙氣濃厚，反應中不間斷，不噴濺，反應結束明顯，沒有拖長現象，反應結束后，煙氣發亮清透。
（2）放渣時渣子流動性較好，稍有粘結現象。冷卻后渣罐內渣子表面突起，有光澤，渣樣呈深綠色。
（3）拔起爐筒時有拉渣絲現象，鉬鐵錠上層渣蓋微向下凹。
（4）反應時間在2－10分鐘範圍內。
冶煉過程不正常現象、原因、後果及處理方法為：
（1）其他現象正常，但大量噴濺。這是由於爐料潮濕或單位發熱量過高或砂窩潮濕引起的。這種現象容易造成漏爐或爐料噴濺傷人，使合金含硅偏高。如果是發熱量偏高，就要減少鋁粒，增加硅鐵粉的配入量；如果是爐料或砂窩潮濕，就要解決爐料和砂窩的乾燥問題。
（2）反應過於激烈，大量噴濺，反應時間很短，結束快；結束后煙氣明亮，爐渣粘稠，色澤藍綠，取出的小鉬鐵樣冷卻后易碎裂，斷面有亮星呈銀白色。這是還原劑過多的表現，常導致合金硅高鉬底，這時必須減少還原劑的配入量。
（3）反應平穩，反應間斷，煙氣深褐色且上升緩慢。反應時間長，結束不明顯且拖長。拔爐后，鉬鐵錠表層渣面出現氣泡，並有冒火現象。在未冷的鉬鐵錠中取出小塊鉬鐵樣冷卻，后表層挂黑褐色的渣子，小鉬鐵樣很硬，斷面不整齊，呈灰黑色。這是還原劑不足的表現。這會導致合金含鉬較高，含硅較低（低於0.05％），鉬鐵錠分層，冷卻時極易生鏽，精整困難、爐渣含鉬高、金屬顆粒多，這時必須增加還原劑。
（4）反應進行緩慢，無明顯正常煙氣，反應時間長。這是爐料發熱量不足所致。這往往導致合金含鉬高，含硅也高，鐵錠分層或偏析反應結束后的30分鐘為金屬顆粒鎮靜沉降時間，以保証渣中含鉬在0.35％以下。打開渣口，爐渣流入渣罐中，取樣分析鉬含量。高于0.35％的富渣要返回熔煉。貧渣可以棄去或綜合利用。放渣后，拔起爐筒，用鐵勺從砂基上的金屬錠中取鐵樣。合金表面光滑，微結綠渣，斷口緻密呈銀灰色，結晶細小，無亮星，標誌着鉬鐵質量良好。正常的合金、爐渣成分範圍如下。，這時要檢查爐料粒度、成分和含氧量，而後再根據具體情況調整配料比。
反應結束后的30分鐘為金屬顆粒鎮靜沉降時間，以保証渣中含鉬在0.35％以下。打開渣口，爐渣流入渣罐中，取樣分析鉬含量。高于0.35％的富渣要返回熔煉。貧渣可以棄去或綜合利用。放渣后，拔起爐筒，用鐵勺從砂基上的金屬錠中取鐵樣。合金表面光滑，微結綠渣，斷口緻密呈銀灰色，結晶細小，無亮星，標誌着鉬鐵質量良好。正常的合金、爐渣成分範圍如下。
5、合金與爐渣成分
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鉬鐵成分
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Mo
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Si
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C
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S
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P
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Cu
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Su
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Sb
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As
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Pb
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％
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59-61
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0.5-1.0
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0.05-0.10
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0.05-0.08
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0.03-0.04
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0.1-0.5
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0.01-0.04
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0.01-0.04
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0.01-0.02
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0.0001-0.005
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爐渣成分
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Mo
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SiO2
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MgO
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Al2O3
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FeO
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CaO
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S
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％
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0.01-0.35
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58-63
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1.0-2.0
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11-15
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16-24
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3-5
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0.01-0.03
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- 合金錠在砂窩中冷卻7－8h，用特製夾具起鐵。在錠底部燒結砂層要刮掉，錠的上部渣蓋要用耙子推掉，錠的上部渣蓋要用耙子推掉，再用壓縮空氣把熔渣吹盡。在水箱中用水冷卻30min，水冷合金自然炸裂易於精整。為防止合金水冷生鏽，水冷時間不易過長，要在中心還紅熱時即終止水冷，在自然降溫時，合金借自身余熱將殘餘水分烘乾。
- 在精整前要取合金樣進行分析，因為合金錠有偏析，所以應按下述方法取樣：將金屬錠平均分成三等分，在等分在線取三根金屬柱，然後在這些金屬柱上，自中心柱向邊上柱的順序分別均勻取4、3、2個試樣，共計9個試樣，然後混勻，每個樣質量約200g，鐵錠含鉬偏析不得超過±3％。合金成分有偏析，碳與硫偏析不大，只中心部位略微偏高。鉬與硅的偏析較大，鉬含量在錠下部比上部高2％以上，而中心部位略微偏高，硅含量上部和中部位 相差約0.7％。這些說明偏析是極為嚴重的。精整時除要打去合金上的殘渣和內部夾渣外，合金錠還要破碎到40－50mm后才能進行包裝。
- 提高鉬回收率是提高鉬鐵經濟效益的根本措施。生產中造成鉬損失的主要途徑是煙氣帶走損失和爐渣損失。煙氣中的鉬主要以氧化鉬粉塵的形式存在；爐渣中的鉬主要是以金屬顆粒的形式存在。目前，我國有的廠家採用大布袋除塵器來回收冶煉煙氣中的含鉬粉塵，收到了良好的效果。爐渣中的鉬可採用重選或磁選的方法來回收。在生產中要 限度地把含鉬金屬顆粒從爐渣中沉降下來，這要求爐渣熔點低，不粘稠。因此，要使爐渣中的FeO含量保持在16％以上，並使爐料中的還原劑稍有過剩，具有足夠的發熱量。
