CC BY
15
III ТЕХНОЛОГИ ОТРИМАННЯ ТА ОБРОБКИ КОНСТРУКЦ1ЙНИХ МАТЕР1АЛ1В
УДК 669.28:66.012.1
Канд. техн. наук С. М. Григорьев, канд. техн. наук В. В. Остапенко
Национальный технический университет, г. Запорожье
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МОЛИБДЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА
Разработан способ контроля степени восстановления молибденового концентрата применительно к технологии его получения методами порошковой металлургии. Он обеспечивает определение ведущего технологического показателя в 10-12 раз быстрее по сравнению с аналитическими методами и может использоваться в качестве экспресс-анализа в технологии губчатого молибдена.
Практика и накопленный опыт производства и использования тугоплавких губчатых легирующих материалов, полученных методами порошковой металлургии, подтверждают перспективность этого направления [1]. В отечественной металлургии наибольшее развитие получила технология получения металлизо-ванного молибденсодержащего концентрата (губчатого ферромолибдена), использование которого при выплавке специальных сталей отличается высокой эффективностью [2-5].
Главным итогом настоящей работы является разработка экспресс-метода контроля степени восстановления применительно к технологии прямого или комбинированного восстановления рудных концентратов молибдена [2-4].
Сущность метода контроля степени восстановления молибденсодержащего концентрата углеродом состоит в том, что прежде всего изготавливают пробы-эталоны с разной степенью восстановления концентрата, проводят их химический анализ, рентгено-графируют и находят отношение интегральных интен-сивностей интерференционных линий с ё = 0,242 нм
Мо2О3 и с ё = 0,228 нм Мо2С - 1мо2о3 ^Мо2с и строят
градуировочную зависимость 1мо203^мо2с от степени восстановления концентрата. После этого отбирают пробы контролируемого материала, рентгеногра-
фируют их, определяют отношение 1мо203^мо2с и
по градуировочной зависимости устанавливают степень восстановления концентрата.
Изготовленные пробы с различной степенью восстановления молибденсодержащего концентрата подвергают химическому анализу и устанавливают степень восстановления концентрата. Пробы измельча-
ют, запрессовывают в кювету и рентгенографируют. В молибденовом концентрате находятся различные оксиды молибдена. При степени восстановления концентрата выше 20 % почти все оксиды переходят в оксид молибдена Мо203 и появляется карбид молибдена Мо2С.
Процесс восстановления молибденового концентрата осуществляется в гетерогенной системе. В качестве восстановителей используют древесный уголь (при прямом) и древесный уголь и конвертированный природный газ (при комбинированном восстановлении). Особенностью прямого и комбинированного восстановления молибденового концентрата является образование оксида Мо203 и интенсивный рост концентрации карбида Мо2С на начальных стадиях, который затем участвует в реакциях довосстановления оксидов молибдена. Основная доля кислорода при различных способах восстановления удаляется за счёт присутствующего в системе углерода, при этом неизбежен процесс карбидообразования, что и определяет эффективность использования предлагаемого метода контроля степени восстановления молибденового концентрата.
В процессе восстановления молибденового концентрата образуется металлизованный молибденсодержа-щий концентрат (губчатый ферромолибден), который является легирующим материалом при производстве сталей. Основным технологическим критерием оценки качества металлизованного молибденсодержащего концентрата - легирующего материала является остаточное содержание кислорода в продукте, т. е. степень его восстановления. Наличие повышенного содержания кислорода в металлизованном молибденсодержа-щем концентрате (более 15 %) ограничивает сортамент сталей, выплавляемых с его применением.
© С. М. Григорьев, В. В. Остапенко, 2008
ISSN 1607-6885 Новi матерiали i технологи в металурги та машинобудувант №2, 2008
51
В промышленных условиях процесс восстановления молибденового концентрата организован в шахтных печах непрерывного действия с постепенным перемещением брикетированной шихты в зоне высоких температур. При повышенной скорости продвижения емкостей с брикетами по высоте муфеля имеют место значительные потери молибдена в виде возгонов оксидных соединений молибдена, при этом снижается степень восстановления молибдена, а следовательно, его качество. Снижение скорости движения емкостей с брикетами по высоте шахты печи ниже оптимальных значений приводит к падению производительности печных агрегатов. Поэтому для контроля основных технологических параметров производства метал-лизованного молибденсодержащего концентрата необходимы данные о степени восстановления молибдена в концентрате, определённые с высокой скоростью и достаточно высокой точностью.
Экспериментально установлено, что интегральная интенсивность линий Мо2С и Мо203 зависит от степени восстановления концентрата. При рентгенографи-
ровании регистрируют интерференционные линии Мо203 с межплоскостным расстоянием ё = 0,242 нм и Мо2С с ё = 0,228 нм. Эти линии выбраны для контроля, так как имеют большую интенсивность, малочувствительны к микронапряжениям, которые появляются при измельчении проб, хорошо разделяются и их брегговские углы отличаются на несколько градусов, что сокращает время рентгенографирования. Целесообразно определять интегральные интенсивности линий, а затем - их отношение, т.е. 1м02о3 ^м02с , но при
одинаковой кристаллической структуре контролируемых проб, т. е. при незначительном различии физического уширения интерференционных линий, вместо
отношения 1мо2о3/1мо2с можно использовать отно-
шение максимальных интенсивностей этих же линий.
Устанавливают зависимость отношения 1мо2о3Лмо2с
от степени восстановления концентрата, определенной при химическом анализе, и строят градуировочную
1м
Ям
45
55 26,Г»М-
39 за 37 36 град.
Рис. 1. Участки дифрактограмм исследованных проб обожженного молибденового концентрата при восстановлении его:
а - водородом; б - древесным углем; в - комбинированным методом. Цифры у кривых соответствуют степени восстановления
а
ТЕХНОЛОГИ ОТРИМАННЯ ТА ОБРОБКИ КОНСТРУКЦ1ЙНИХ МАТЕР1АЛ1В
концентрата. Для проведения контроля степени восстановления отбирают пробу непосредственно из печи по ходу процесса, охлаждают ее до комнатной температуры, измельчают и запрессовывают в кювету, которую устанавливают в держатель гониометра рентгеновского аппарата и рентгенографируют линии Мо203 и Мо2С. Измерив интегральные интенсивности этих линий и найдя их отношение, по градуировочной зависимости отношения 1мо2о3 Лыо2С от степени восстановления концентрата устанавливают степень восстановления концентрата на данном этапе процесса.
Были изготовлены пробы и химическим методом определена в них степень восстановления концентрата. Затем пробы измельчали, запрессовывали в кюве-
4
ту и помещали на рентгеновский дифрактометр типа ДРОН-УМ1. В излучении от медного анода регистрировали интерференционные линии с ё = 0,242 нм Мо203 и с ё = 0,228 нм Мо2С, которые расположены в интервале брегговских углов 26 = 36-39
Полученные результаты позволяют получить гра-дуировочные зависимости для каждой марки концентрата, которые служат для контроля процесса восстановления.
На рис. 1 и 2 представлены дифрактограммы образцов с различной степенью восстановления молибденового концентрата, определённых предложенным методом и микрофотографии изломов образцов с различной степенью восстановления.
5
Рис. 2. Микрофотографии изломов образцов с различной степенью восстановления, снятых на растровом электронном
микроскопе х 2000, степень восстановления:
1 - 10 %; 2 - 20 %4 3 - 40 %; 5 - 90 %
1607-6885 Новi матерiали i технологи в металургп та машинобудувант №2, 2008
53
Приведенные результаты определения степени восстановления молибденового концентрата, восстановленного различными восстановителями предложенным методом, отличаются высокой сходимостью с таковыми, полученными традиционным стандартным аналитическим способом [6-8].
Выводы
Предложен метод определения степени восстановления молибденового концентрата применительно к технологическим условиям производства губчатого ферромолибдена порошковой металлургией, обеспечивающий повышение производительности в 10-12 раз выше по сравнению с известными аналитическими способами.
Перечень ссылок
1. Острик П.Н., Гасик М.М., Пирог В. Д. Металлургия губчатых и порошковых лигатур. - К.: Техника, 1992 -128 с.
2. Григорьев С.М., Акименко В.Б. Попов А.Н. Получение металлизованного молибденового концентрата из бри-
кетированной шихты и его использование при выплавке стали // Сталь. - 1983. - № 8. - С. 79-81.
3. Григорьев С.М., Пивень А.Н., Острик П.Н. Влияние соотношения кислорода и углерода в шихте на содержание некоторых элементов в металлизованном молибденовом концентрате // Сталь. - 1986. - № 10. - С. 82-84.
4. Григорьев С.М., Острик П.Н., Игнатов Л.Н. Кинетические закономерности комбинированного восстановления оксидных молибденовых концентратов // Сталь. - 1987. -№ 10. - С. 87-90.
5. Григорьев С.М. Легирование стали Р6М5 молибденовым метализованным концентратом // Сталь. - 2005. -№ 7. - С. 55-56.
6. СТП05-63-78. Губчатый ферромолибден. Методы определения молибдена. Днепровский алюминиевый завод (ДАЗ). - 1978. - 6 с.
7. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. Справочное руководство // М.: Наука, 1970. - 43 с.
8. А.с. 1469402 СССР, 00Ш23/20. Способ контроля степени восстановления молибденового концентрата / В.И. Бабенко, С.М. Григорьев, О.В. Утенкова, В.П. Бра-жевский. Заявл. 22.04.87. - № 4233654/23-25. - Опубл. 30.03.89. Бюл. 12. - 6 с.
Одержано 14.01.2008
Розроблено cnoci6 контролю ступеня вiдновлення молiбденового концентрату стосовно технологи його отримання методами порошково'1 металургп, який забезпечуе визначення провiдного технологтного показника в 10-12 разiв швидше порiвняно з аналiтичними методами та може використовуватися як експрес-аналiз у технологи виробництва губчатого молiбдену.
A new way to control the degree of the restoration of molybdenum concentrate has been worked out which is applicable for the technology of its production by the methods ofpowder metallurgy. It ensures the definition of the leading technlogical characteristic 10-12 times faster than with the help of analytic methods and can be used for express-analysis in the spongy molybdenum technology.
