CN103924103A - 一种金属钼的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属钼的生产工艺。其特点是，包括如下步骤：首先在氧化钼粉中添加铝粉和氟化钙粉，充分混料后送入反应容器，并对反应容器进行抽真空，之后采用加热方式将放热剂点燃进行铝热还原反应得到初级合金，最后将初级合金进行熔炼提纯即得到纯度较高的金属钼。本发明金属钼的生产工艺是以氧化钼、铝粉、氟化钙为原料，采用铝热还原法生产初级钼铝合金，进而采用真空电子束炉进行提纯，利用钼与铝熔点差异较大和钼、铝的金属蒸汽压不同的特性，制得金属钼。本发明工艺极大的降低了金属钼的生产成本，通过本发明工艺生产的金属钼具有成本低、生产周期短、产量高等特点。

Description

一种金属钼的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种金属钼的生产工艺。

背景技术

钼主要用于钢铁工业，其中的大部分是以工业氧化钼压块后直接用于炼钢或铸铁，少部分熔炼成钼铁后再用于炼钢。低合金钢中的钼含量不大于1%，但这方面的消费却占钼总消费量的50%左右。不锈钢中加入钼，能改善钢的耐腐蚀性。在铸铁中加入钼，能提高铁的强度和耐磨性能。含钼18%的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性，用于制造航空和航天的各种高温部件。金属钼在电子管、晶体管和整流器等电子器件方面得到广泛应用。纯钼丝用于高温电炉和电火花加工还有线切割加工；钼片用来制造无线电器材和X射线器材；钼耐高温烧蚀，主要用于火炮内膛、火箭喷口、电灯泡钨丝支架的制造。合金钢中加钼可以提高弹性极限、抗腐蚀性能以及保持永久磁性等，钼金属逐步应用于核电、新能源等领域。钼在二十世纪初被大量应用于制造武器装备，现代高、精、尖装备对材料的要求更高，如钼和钨、铬、钒的合金用于制造军舰、火箭、卫星的合金构件和零部件。钼在薄膜太阳能及其他镀膜行业中，作为不同膜面的衬底也被广泛的应用。

目前工业化生产钼制品均采用粉末冶金法得到的钼粉，进而等静压或模压成型，再高温烧结制备。钼粉主要采用传统的制备工艺，一般都是以二氧化钼、三氧化钼或钼酸铵作为原料，在固定床或流化床式还原设备内，用氢气还原的方法来制取金属钼粉，钼粉的传统制备工艺存周期长、温度高的缺点，且在还原的过程中大量使用氢气，从生产的安全角度来看，存在巨大的安全隐患，且氢气的制备需要耗费大量的能源，因此钼粉以及钼制品的现有生产技术存在一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产成本低，制造技术简单、安全高效的金属钼的生产工艺。

一种金属钼的生产工艺，其特别之处在于，包括如下步骤：首先在氧化钼粉中添加铝粉和氟化钙粉，充分混料后送入反应容器，并对反应容器进行抽真空，之后采用加热方式将放热剂点燃进行铝热还原反应得到初级合金，最后将初级合金进行熔炼提纯即得到纯度较高的金属钼。

其中氧化钼是指MoO₃或MoO₂，当采用MoO₃粉为原料时，控制氧化钼粉、铝粉、氟化钙三者的重量比为3：1.3-1.5：1-1.5；当采用MoO₂粉为原料时，控制氧化钼粉、铝粉、氟化钙的重量比为5:1.5-1.8：1-1.5。

其中反应容器采用耐火材料制成的反应炉，或者采用具有耐火材料内衬的钢制容器。

其中将初级合金进行熔炼提纯是在真空电子束炉中进行，并且控制熔炼功率为70kW-300kW，熔炼真空达到10^-1Pa以上。

其中对初级合金的熔炼次数为二次。

其中抽真空是指使真空达到10^-1Pa或以上。

其中放热剂采用氯酸钾、高锰酸钾或金属镁，其用量为点燃放热剂产生的反应热量足以使铝热还原反应开始进行即可。

其中加热方式是指通电加热。

本发明金属钼的生产工艺是以氧化钼、铝粉、氟化钙为原料，采用铝热还原法生产初级钼铝合金，进而采用真空电子束炉进行提纯，利用钼与铝熔点差异较大和钼、铝的金属蒸汽压不同的特性，制得金属钼。采用氧化物与铝粉反应为放热反应的特性进行钼的还原，生产效率高、生产成本低。本发明工艺极大的降低了金属钼的生产成本，通过本发明工艺生产的金属钼具有成本低、生产周期短、产量高等特点。

具体实施方式

本发明所采取的技术方案为：

（1）在MoO₃或MoO₂中配比铝粉、CaF₂，用混料机进行充分混合；

（2）将混合粉末装入反应器，利用氧化钼粉末与铝粉反应是放热反应的原理进行金属的制备，添加CaF₂目的是降低熔渣的粘度，起到稀释剂的作用，降低反应过程的热量；由于氧化钼与铝粉的反应释放的热量是巨大的，反应迅速且不可控，因此添加适当的稀释剂是必要的；

（3）将反应后的合金用真空电子束炉进行熔炼提纯，制成板状、圆柱状或其它形式的铸锭，熔炼功率为70kW-300kW。

下列实施例1和2中铝热还原反应的放热剂均采用氯酸钾，其用量依次为氧化钼粉与铝粉重量之和的10%和15%。

实施例1：

采用MoO₃为原料，其工艺过程为：

称重100Kg的MoO₃粉末、39.4Kg铝粉、30Kg氟化钙粉末，要求均为100目以下的粉末，在混料机中混料2小时；然后将混合粉末装入反应容器（采用耐火材料制成的反应炉）中，装料过程中将物料压实，之后对反应容器进行抽空，抽空到真空达到10^-1Pa后，采用电阻加热方式将物料点燃，至此铝热还原反应依靠自身放出的热量开始自动进行，反应在3分钟之内完成，待自然冷却后，将金属层与渣进行分离，即得到初级合金；将该初级合金破碎为小于3cm的颗粒，后采用真空电子束炉两次熔炼得到金属钼，熔炼功率为260kW；该方法生产的金属钼的化学成分见表1。

实施例2：

采用MoO₂为原料，其工艺过程为：

称重100Kg MoO₂粉末、29.5Kg铝粉，20Kg氟化钙粉末，要求采用100目以下的粉末，在混料机中混料2小时；然后将混合粉末装入反应容器（采用具有耐火材料内衬的钢制容器）中，装料过程中将物料压实，之后对反应容器进行抽空，抽空到真空达到10^-1Pa后，采用电阻加热方式将物料点燃，至此铝热还原反应依靠自身放出的热量开始自动进行，反应在3分钟之内完成，待自然冷却后，将金属层与渣进行分离，即得到初级合金；将该初级合金破碎为小于3cm的颗粒，后采用真空电子束炉两次熔炼得到金属钼，熔炼功率为260kW。

表1：

上表1为金属钼分析结果。由此可见采用本发明方法生产的金属钼与GB/T3462-2007标准的钼条与钼板坯的化学杂质成分基本相当，部分杂质含量甚至更低。

Claims (8)

1.一种金属钼的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先在氧化钼粉中添加铝粉和氟化钙粉，充分混料后送入反应容器，并对反应容器进行抽真空，之后采用加热方式将放热剂点燃进行铝热还原反应得到初级合金，最后将初级合金进行熔炼提纯即得到纯度较高的金属钼。

2.如权利要求1所述的一种金属钼的生产工艺，其特征在于：氧化钼是指MoO₃或MoO₂，当采用MoO₃粉为原料时，控制氧化钼粉、铝粉、氟化钙三者的重量比为3：1.3-1.5：1-1.5；当采用MoO₂粉为原料时，控制氧化钼粉、铝粉、氟化钙的重量比为5:1.5-1.8：1-1.5。

3.如权利要求1所述的一种金属钼的生产工艺，其特征在于：其中反应容器采用耐火材料制成的反应炉，或者采用具有耐火材料内衬的钢制容器。

4.如权利要求1所述的一种金属钼的生产工艺，其特征在于：其中将初级合金进行熔炼提纯是在真空电子束炉中进行，并且控制熔炼功率为70kW-300kW，熔炼真空达到10^-1Pa以上。

5.如权利要求1所述的一种金属钼的生产工艺，其特征在于：其中对初级合金的熔炼次数为二次。

6.如权利要求1所述的一种金属钼的生产工艺，其特征在于：其中抽真空是指使真空达到10^-1Pa或以上。

7.如权利要求1所述的一种金属钼的生产工艺，其特征在于：其中放热剂采用氯酸钾、高锰酸钾或金属镁，其用量为点燃放热剂产生的反应热量足以使铝热还原反应开始进行即可。

8.如权利要求1所述的一种金属钼的生产工艺，其特征在于：其中加热方式是指通电加热。