辉钼矿还原过程的物相演变规律与动力学研究

钼铁是钢铁材料的重要合金添加剂之一。生产钼铁的主要矿物是辉钼矿，现有工业路线主要是通过辉钼矿的氧化焙烧制成氧化钼精矿，再经过炉外法生产钼铁。这种工艺流程环境污染大、钼的综合收得率低。本项目提出了辉钼矿还原制备钼铁替代品新工艺：用碳酸钠作固硫剂，碳或氢作还原剂还原辉钼矿，得到钼铁替代品直接用于炼钢生产含钼钢种，而反应过程副产品硫化钠等可以在选矿工艺中回收利用。新工艺可以变传统的钼铁生产长流程为短流程，同时免除传统钼铁冶金过程二氧化硫污染问题和提高钼的收得率，具有显著的社会效益与经济效益。 .本项目的主要内容包括：碳酸钠固硫剂碳热还原辉钼矿过程中的物相演变规律与反应动力学研究，氢气还原辉钼矿过程的物相变化规律与反应动力学规律，为辉钼矿还原制备钼铁替代品技术的下一步开发与放大提供理论依据。

通过本项目的研究得到：.（1）热力学分析表明，炭粉作还原剂，当氧化钙作固硫剂时，还原辉钼矿的适宜温度应控制在1200K以上；当碳酸钠作固硫剂时，还原辉钼矿的适宜反应温度应控制在900~1100K。.（2）热力学分析表明，不用固硫剂，辉钼矿直接氢还原反应是很难进行的；用CaO作固硫剂，辉钼矿氢还原反应比无CaO加入时容易进行，1100K、1200K和1300K平衡时H2利用率分别可以达到50%、60%和67.7%。.（3）不使用还原剂直接用CaO处理辉钼矿过程中出现的钼的中间产物有：CaMo6S8、Ca5Mo18O29和CaMoO4。 CaMoO4是主要的钼的中间产物，CaMo6S8不能稳定存在，当CaO配比为3.0，在1100℃下加热6h时，CaMo6S8基本消失。.（4）CaO作固硫剂，炭粉作还原剂时，炭粉的加入促进了固硫反应的进行；炭粉对钼的中间产物还原是有选择性的，其先后顺序依次为：CaMoO4、CaMo18O29和CaMo6S8；在1150℃下加热90min，当炭粉配比为4.0时，钼的最终产物为金属钼；当配比为6.0时，产物中有微量的Mo2C生成。.（5）不使用还原剂直接用Na2CO3处理辉钼矿的产物是(Ⅰ)类含钼化合物、(Ⅱ)类含钼化合物和Na2S。其中(Ⅰ)类含钼化合物易于被炭粉和氢气还原，但(Ⅱ)类含钼化合物的还原速度却是比较缓慢，当Na2CO3加入量不足时，还原(Ⅱ)类含钼化合物会产生(Ⅲ)类含钼化合物，该物质被炭粉和氢气还原的速率更为缓慢。.（6）Na2CO3作固硫剂，炭粉还原辉钼矿的合适温度应该控制在1000℃左右，Na2CO3配比在3.0左右，炭粉配比在5.5左右，反应时间控制在2h左右，产物为Mo2C和Na2S；氢气还原辉钼矿的合适温度应该控制在750~800℃之间，Na2CO3配比在3.3左右，反应时间控制在5h左右，产物为Mo和Na2S。.本研究圆满完成预期内容，得到了预期结果。本项目已毕业1名硕士研究生，在读研究生1名。已发表论文3篇，1篇论文接收，合计4篇。