Замена молибдена

Обоснование целесообразности замены ферромолибдена молибденовым концентратом для легирования  молибденсодержащих сталей.

 

1. Молибден был открыт в 1778 г., но широкое промышленное применение получил 

в начале 20в. в основном как легирующий элемент при производстве стали. Молибден повышает прочность стали, повышает устойчивость стали против роста зерна при её нагреве, и против отпускной хрупкости. Поэтому молибден применяют при производстве конструкционных легированных сталей, для автомобиле и авиастроения, для трубной и инструментальной стали, теплостойкой и нержавеющей стали. Молибден чаще всего вводят в жидкую сталь во время выплавки ферромолибденом и реже молибдатом кальция и молибденсодержащими лигатурами.

Молибден относится  к  категории редких металлов, поэтому  молибденсодержащие  легирующие материалы  имеют высокую цену. По информации ежегодника Metal Bulletin 2009г. за период с 2003 года по 2007 год цена на ферромолибден с содержанием 65%-70% Mo колебалась в широком пределе от 13,19 $ за 1кг до 79,09 $ за 1кг. С целью снижения затрат на выплавку легированных молибденсодержащих сталей в представленной работе предлагается замена ферромолибдена  молибденовым концентратом, который является сырьем для производства молибдена металлотермическим способом в плавильной шахте.

Известно, что молибден легко  восстанавливается из оксидов молибдена  углеродом коксика, но этот способ не применяют при производстве ферромолибдена из-за образовавшихся карбидов молибдена, что приводит к получению ферромолибдена, содержащего до 5% углерода, и делает невозможным его применение для легирования низко и среднеуглеродистых сталей.

В представленной работе на основании исходных данных научно-технической  литературы были выведены уравнения  изменения свободной энергии  Гиббса  реакций окисления молибдена  и его восстановления из оксидов  углеродом, растворенным в стали  в дуговой сталеплавильной печи в период плавления-окисления  сталеплавильной  ванны:

                                        ;                                                      ;                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Расчет изменения энергии Гиббса реакций окисления, восстановления и образования карбида молибдена в сталеплавильной ванне во время плавки стали.

 

2.1.1  Окисление  молибдена.

 

     

⁻     

¯  

 

     

2.1.2  Окисление  углерода.

 

     

¯   

¯ 

 

         

 

                     2.1.3  Реакция восстановления молибдена углеродом, растворенным в стали.

 

 ¯ 

⁺

 

 

 

                    2.1.4  Реакция восстановления молибдена углеродом, растворенным в стали.

 ⅔                                                                 ¯  ⁺

 

 

 

 

 

 

 

                3 Из графика видно, что при температурах периода плавления-окисления плавки стали изменение свободной энергии Гиббса реакций восстановления молибдена углеродом, растворенным в металле уменьшается с -206,89   до -313,54 , а изменение энергии Гиббса реакции окисления молибдена повышается с 8,77 до 110,9 .

Если наши расчеты верны, то из этого следует сделать вывод, что в условиях окислительной  плавки в ДСП молибден будет восстанавливаться  из его оксидов углеродом, растворенным в металле и легировать сталь.

              4 Для расчета экономической целесообразности за основу были взяты цены на молибденовую продукцию за 2008г, из таблицы 2:

• Цена оксида молибдена – 73,26 $ за 1 кг.
• Цена ферромолибдена ФМо-60 – 77,67 $ за 1 кг.

 

 

               4.1 Исходя из этого ориентировочная цена отечественной молибденовой продукции составит:

а)    Молибденовый концентрат КМГ-В, содержащий 58% Мо

 

б)   Ферромолибден  марки ФМо-58, содержащий 58% Мо

*77,67 $ = 75,08 $ за 1кг

               5 Расчет стоимости затрат при  легировании 1т стали на 0,1% [Mo].

              5.1 Для легирования потребуется масса молибденового концентрата КМГ-В при усвоении молибдена металлом 90%.

=0,001915708т=1,916 кг

              5.1.1 Стоимость затрат при легировании  концентратом КМГ-В составит:

 

             5.2 Для легирования потребуется масса ферромолибдена ФМо-58 при усвоении молибдена металлом 97%:

 

            5.2.1 Стоимость затрат при легировании ферромолибденом ФМо-58 составит:

 

             5.3 Экономический эффект составит: