钼冶炼厂设计(engineering design of molybdenum plant)

以钼精矿为原料，经火法、湿法或粉末冶金法，生产工业氧化钼粉、钼化合物及致密金属钼条(锭)等的稀有金属冶炼厂设计。设计范围包括钼湿法冶炼车间设计、钼粉车间设计和钼条车间设计等。

工业氧化钼粉，用作炼钢和铁合金的添加剂，生产高强度合金钢、铁素体和铬钼结构钢等。钼化合物有钼酸铵、仲钼酸铵、钼酸钠(钾、钡、银)、二硫化钼、磷钼酸、钼红(钼黄、钼白等)和纯氧化钼等。这些化合物在石油工业及化学工业中，广泛作为催化剂、涂料、润滑剂。金属钼粉、钼条(锭)的加工制品，用于其他工业部门，作为电极、加热元件、反射屏和结构材料等。

简史 钼冶炼的工业化生产始于19世纪末，随着钼在钢中大量应用，钼产量不断增加。1946年美国克莱马克斯钼公司(Climax Molybdenum Co．Division of Amax Inc．)采用了真空电弧熔炼大钼锭的新工艺，使钼的应用得到进一步发展。

中国于1949年在上海建成钼湿法冶炼车间生产钼酸铵，50年代后期，开始钼冶炼厂的设计和工业化生产。1960年在株洲硬质合金厂设计建设100t／a致密钼冶炼车间。90年代初，中国已有不同规模的钼冶炼厂或车间20余个，总计钼酸铵生产能力达5000t／a，金属钼粉生产能力达1500t／a，致密钼条(锭)生产能力达600t／a。

产品方案与设计规模 钼冶炼产品按用途和加工深度不同，可分为工业氧化钼、钼化合物和金属钼粉钼条等加工产品三类。各类占钼总消耗量的比例关系一般为：工业氧化钼占75％～85％；钼化合物占7％～10％；金属钼粉、钼条(锭)等加工产品占6％～9％。钼冶炼厂的规模，视产品需求量而定。因绝大部分钼以工业氧化钼形式供炼钢、铁合金生产用，所以钼火法焙烧部分常与铁合金厂或炼钢厂建在一起，其建设规模一般为年产工业氧化钼2000～5000t。湿法和粉末冶金部分规模较小，分开建厂时，湿法部分即钼化合物生产规模一般为500～1500t／a；粉末冶金部分致密金属钼条(锭)生产规模一般不小于200t／a。

工艺流程选择 钼冶炼工艺包括钼精矿分解、钼溶液净化及金属钼粉和钼条制取等部分。

(1)钼精矿分解。有氧化焙烧法、石灰焙解法和氧压煮法等。氧化焙烧法工艺简单，能耗低，但有二氧化硫烟害，铼的回收率低；石灰焙解法和氧压煮法工艺均无二氧化硫逸出造成污染，钼、铼的分解率和回收率均较高，前者配入大量石灰，使炉料中含钼量降低一半，能耗高，流程长；后者技术难度大，要有高压装置及其辅助系统，能适用于低品位原料的处理。

(2)钼溶液净化。用各种方法分解钼精矿所得钼溶液，都需经净化才能制取纯(或高纯)钼化合物(钼酸铵)。净化方法有传统的化学法、离子交换法和溶剂萃取法等。化学法流程长，回收率低，成本高；而离子交换法和溶剂萃取法流程短，产品纯度高，可实现连续化和自动化生产。

(3)金属钼粉、钼条制取。有粉末冶金法和真空熔炼法。粉末冶金法是经氢还原制取钼粉，再经成形、烧结成钼条，产品成本低，钼条晶粒细，有利于产品深加工。真空熔炼法以钼条为原料，经真空熔炼提纯，产品纯度高，条坯单重大，可满足特殊要求。但铸锭组织晶粒大，不利于深度加工。

从钼精矿到金属钼条(锭)的原则工艺流程见图，图中虚线部分表示石灰焙解法过程。

设备选择 主要设备有钼精矿焙烧(或分解)设备、还原和烧结(熔炼)设备等。

(1)钼精矿焙烧设备。有多膛炉、回转管炉和反射炉。大规模生产，一般采用多膛炉，其生产能力大，炉寿命长，机械化程度高，但设备制造和维修较复杂，建设投资大。回转管炉多用于中小规模生产，机械化程度高，能耗低，设备结构简单，但炉气带出粉尘多，炉内温度不易控制。反射炉一般在小规模生产中采用，设备简单，操作易掌握，建设资金少，能适应各种复杂原料的处理，但生产能力低，劳动强度大。钼精矿的石灰焙解，一般采用类似氧化焙烧的回转管炉。氧压煮采用耐腐蚀的立式带机械搅拌的压煮器。

(2)氧化钼还原设备。有回转管电炉和小口径多管式推进电炉。回转管电炉机械化程度高，生产能力大，但须设收尘装置，操作技术较复杂。多管式推进电炉炉子结构简单，产品质量易于控制，炉温较均匀，但生产能力小，手工装卸料，劳动强度较大，一般用于中小规模生产。

(3)成形、烧结设备。钼粉末的成形，小坯料一般采用带侧压的液压机；大、长坯料采用大吨位的冷等静液压机。小坯料的烧结采用钼丝加热卧式马蹄形管式烧结炉或直接通电的高温垂熔炉。大坯料采用真空自耗电极电弧炉或中频感应加热立式烧结炉。

车间组成与厂区配置 钼冶炼厂由生产车间、辅助车问、全厂公用设施、管理和服务设施等部分组成。生产车间包括火法(焙烧、收尘)、回收(制酸和铼回收)、湿法冶炼、钼粉和钼条等车间。辅助车间包括氢氧站、煤气站、模具制作间、理化检测室和冷冻站等。

生产车间一般都集中配置在一个区域内，以缩短生产物料运输距离。火法、回收及湿法车间，宜放在下风向位置，排放的废气、废水在车间内或靠近车间就地处理。火法车间单设单层厂房，回收和湿法车间可合并或单设厂房(单层或多层)。氢氧站按有关的安全、贮存规范配置，全厂公用设施靠近主要用户布置，理化检测室和厂部办公楼可设在一栋建筑物内。

技术特点 废气、废水须经净化处理，达标后排放。回收和湿法车间的地面、基础、建筑物内部，要采取防酸、防碱措施。粉末冶金厂房因使用氢气并须保持清洁环境，要求采取防火、防爆和室内防尘措施及整体送排风。金属粉末存放库、压制厂房的室内温度要控制在23～25℃，相对湿度控制在55％～65％。