D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1960.01.001 - 鎢砂化铁墟直接還原的研究 治全系：工教研超觴砂说原小組 ‘一)前 言 为了使鎢钼介金球器狹虚，能成功的代桥镍铬合金缎每牌，便其：我国泛的活用 利发展，我們在提高轧魁能浒究的时，为了条低瓦棍的成本，也进行了鹤莎还原所究。 鸽砂是我国盛产的物，：鳄称铁内直按还原鹤砂的成功中的应川推可以.大 人降低成本，节省治绿鹤铁的花电藏工序，面设梁川鎢砂，代替鸽铁将行很大概济 价，根据我們的究道接深月缈类作亦很前使，以牧幸高达92.40，面鹤铁由丁蟒点 高在冲天煽内殴胶仪为80：左i。 由于鳄砂还原的，意义重人，树内外文苏、这面的资料很少，所以我們对砂还原的型 品耳究：产，小的运用做了初步的尝武。 根据本校过上臧应媚小加（鹤酸鈣、扩、炭粉、矽铁粉）混合料还原鎮砂的断究， 我們对诈大城内及铁水包内鹤砂的还炉做」进…步的探，制。件改变拔量，苏.打.砂铁、氧 化矽做了乡种配方的验。从中确定加入鶴酸鈣炭粉二氧化矽)混合科的吸收最高，成本 最低，按照这一配方辔續做了稳定还原的实殿得出了佣人量吸收的一没关系。 (二)鶉砂避原的原理 一、鎢利鎢酸鈣的化学衔现性質： 鹤为周期表觉六周期第六族元紫，原-了子量18.2，原子序数74，比重19.3，挤点410 士20°C沸点5500°C左右。 鎢酸鈣是白色帶賈色的矿物、比5.8-G.2,高温时有显茗的揮性，温度达到1000°℃ 时分解为氧化鈣和三氯化鸽。 Caw0,1000c Cao +WVO 三氧化鸽，拧点1473°C,沸点2000C,1850°('时就显若乳华，157(C时，蒸汽压达 大气压。 二、冲天始内鎢砂还原过程： 冲天城内鸽砂被炭还原基本上是一个乡项反戍过阳。 其棕介反应： Cawo+3C+Si02=W+Casio:+CO 即： 1000(: (aW)s→CaO+WO a0+Si0a-→CaSiO: V0:+3C=W+3C0-11.41仟卡o 还原后鎢被铁水所吸收
鸽 秒 化 铁 坡 直 接 遗 原 的 研 究 台 个 系蛋 一 冬工 教形耳段 鹅砂 逆 原 小 姐 题一 前 言 为 了使鹅勿 介个球 墨踌救札棍 ， 六邑成 功 的 代朴娘络合金锻剑 喇 退 ， 使共 在我 几 厂 泛的适 川 和 发 展 ， 我 们在提 高札棍性能研究 的 动讨 ， 为 一 ’ 华低 札幌 的成本 ， 一 也迸行 了全别，还原 的研 究 。 嫣砂是 我 国 件 产的 矿物 ， 在粼 和 赫拱内八 按还 原鳃砂 的成 功 和 产 ，’ 了 ，的 应 于于介广 可以 火 大降 低成术 ， 万省 冶辣黎设 的花 电 不 诚 乙 「几序 ， 囚 盯直松采厂鳃砂 ， 代 村端跌将 仃很 大 杯济 价位 ， 权据 我侧 的研究遭接采 此砂 洲乍亦 很沁便 ， ，叩反率高达 沈 功 “ 。 ， 而鸽放 山 于炸点 高在 冲天旅 内胆勿 妙扛仪 为 左 右 。 山 于嫣妙还 原 的 音义 乖大 ， 国 内 外 川欲中这 方 厕均资料很 少 ， 所以 我们 钊灼 砂还 顺 的理 雨研究 和生 产 ‘ “ 的运 川做 初步 的 尖藏 。 根据 术校过 去在 咸 应 燎 中 加 子魏愁 药 、 好 ， 才 一 、 炭 粉 、 矽 徽粉少混 介料还原生绷沙的研究 ， 我卯 对 冲天燃 内及 狱水 包内鹅砂 的 还 凉做 丁进一 步 的 探衬 。 甘 改变炭 决 ， 药 一 一 矽救 、 一 二氧 化矽做 了 名 种配 方 的实胧 。 从 中确 定 加入金卿浚钙炭 粉二氧化矽 混 合料的 吸收 率最 高 ， 成 本 最低 ， 按 照这 一配 方撇掖做 了稳定还 的 实 麟和 落洲井了加 八 「盯日吸收 率 的 一 股 关 系 。 红二 少鹉砂漫 原 的原理 一 、 揣 和鹅酸钙的化 学和 物理性姨 鳃 为周期表 中第 六 周期第 六族 元素 ， 原了 带 邪 生世 ， 原 子序 数 ， 北 乖 ， 熔点几 士 ” 沸 点 左 右 。 鸽酸钙是 自色带黄色 的矿 物 ， 比 贡 牙 、 ， 高温时 有 显 酱的 坏发性 ， 温度达 手 “ 时 分解 为氧 化钙和 三氧化鸽 。 飞 。 — 一 ， 不 ， 十 。 三氧 尸 化始 ， 熔点 打 ， 拂 点 “ 、 一场 “ 时就 显 并异华 ， 时 ， 蒸 汽 压 达 大气压 。 二 、 冲大毓内捣秒还原过 程 冲 灭燎内金乌砂被炭还原某本 其粽合反 应 二 、 是 一 个 多项 反 应 过 程 。 一 十 。 二 一十 · 。 一 十 于 ， 一 令 一十 。 一 卜 。 分 。 十 一 十 一 《 仟卡 。 还原后揣被敛水所吸收 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1960．04．001
-2- 辋院學报 (鶴砂+炭粉+二氧化矽)的混合料团块，随被料的下降，在熔化帶CaWO,分解为CaO +WOa。CaO和SiO2結合成稳定的CaSio:,而W0:利C作还原出金盛鎢。 WO:的还原是在熔化带，也可能降然缸流液内进行。还原出来的W被熔融的铁水直 接吸收或过(W)=〔W)的散过程，W扩散到铁水内。 由于渣液和SiO2的存在与CaWO4中的CaO化介成稳定的('aSO:,这使W0s离解压 力增大，有利于反应向生成W的方向进行。 总之以上反应是多項反应利：广散过程，因此要增大这些反应进行的速度和保証进行完 金，其重要因素： 1.适当的高温：因为温度高，就使CaWO4分解解快，C和WOs作用进行的充时。同 时铁水和渣的流动性好，粘度低，使扩散反应进行順利，可获得的吸收率。 2.扩大还原帶。造成有利的还原气氛，使WO:和C反应容易进行。而不燒掉C。 3.坩大参与反应的固相表面，祖光將坡料磨碎，混合均勻，制成块状使反应进行允分。 4.造渣和出渣：为有利于广散反应的进行，透的粘度不能太大。出渣也不能过早，否 則未达到扩散不衡，降低铁水对鎢的吸收率。 (三)资驗步驟 一、第一次武验： 为了金而的探求鶴砂还原的途徑利找出合现的还原剂和造港剂，这水炙驗改变了 Na2CO,C粉，SiFe,SiO2做了不同的配料。 还原剂，进流剂預光肝成粉状（过20#篩）涩个均匀用水玻璃（无aCO:时）藤背 (有Na2C0:)粘轴成混合料状，块度为0~40mm 熔化在冲天爐内进行，爐子内徑200mm,底集高450mm每批铁料10kg,批焦2kg,为 了增加爐内的还原气氛，扩大还原带同时使风量活当减小。 为使(W)一〔W〕有充足的附間，染取出铁前态。即要出铁前只放-一头渣，而不是有渣 就出。 1. 配料表： (按化学反应計算) 加 入 配 料成 分(kg) 辐号 备 註 方法 W砂 N02C02 C粉 Si-Fe Si02 H1N2 0.4 0.348b.151 0.151 C加倍， Si-Fen倍 HIn8 0.4 0.3480.0588 0.0755 H1Π4 姐内 0.4 0.118 0.151 C加倍，Si-Fe加促 H1Π5 0.4 0.118 0.05 HIN6 0.4 0.0588 0.05 H1Π7 0.4 0.3480.0588 0.0767 aiM H1Π8 包内 0.4 0.3480.0588 0.05 H1Π9 0.4 0.0588 0.05 H1门10 0.4 0.118 0.05 C加倍 H1T11 0.4 0.05880.0755 H1n12 前爐 0.4 0.058 0.0588 0.05 Na.C03为計算量的1/2 H1N18 0.4 0.118 0.118 0.05 C加倍，Na2COg为計算最 HINI4 0.4 0.118 0.0588 0.0757 :1.C量取W砂量的15%。2.Si0e較計算量少。3.Na2C03一般m三倍。4.所用鎢砂 为白鎢而矿其中含W为5026？%
一 一 翎 院 等 报 魏砂 十炭粉 二氧化 矽 的混 合料闭 块 ， 陇燎料的下 降 ， 在熔化 带 分解 为 十 。 。 和 。 拮 合成 稳 定 的 饭 ， 而 巾 、 作 用还原 出金属搞 。 。 的江原是 在熔化 带 ， 也可 能降 至燎 缸爹翻夜内逃行 。 还 原 出来 的 被熔融的 敛水直 接吸牧 或翘过 一 〔 〕的 扩 散过 程 ， 扩 散到跌水 内 。 由于渣液 和 ， 的 存在与 中的 化 合生成 稳定的 。 ， 这使 。 离解压 力增大 ， 有利于 反 应 向生 成 的 方 向进行 。 总之以 上反 应是 多项反 应和 扩 散过程 ， 因此 要增大这 些 反 应进行 的速度和保 证 进 行 完 蚕 ， 其 重要 因素 适 当的 高温 因为温度 高 ， 就 使 透 分解解 快 ， 和 。 作 用进行 的充时 。 同 时敛水和渣的流动 性好 ， 粘度低 ， 使 扩 散反 应进行顺利 ， 可 获得 两的 吸收率 。 扩大还原 架 。 造成有利 的还原 气氛 ， 使 。 和 反 应容 易进行 。 而 不烧掉 。 增大参 与反 应 的 固相 表面 ， 预先舫燎料磨碎 ， 混 合均 匀 ， 制 成块 状使 反 应进行允分 。 造渣和 出渣 为有利 于扩 散反 应 的进行 ， 迹 的粘度不能太大 。 出渣也不能 过早 ， 否 则 未达 到扩散 平衡 ， 降低铁水刘 一 鳃 的吸收率 。 三 宵脆步级 一 、 第 卜一 次就编 为 了介而 的探求姚砂还原 的趁视和找 出合理 的还 原剂 和造迹剂 ， 这 次实 敬改变 了 。 ， 粉 ， ， 做 了不 司的 配 料 。 江原 剂 ， 造济剂预先研成 粉状 过幼琳筋夕 沮合 均 匀用水玻 璃 灯无 。 时 和涯 青 有 。 。 粘拮成棍合 料肤 ， 块度为撇一， 熔化 在 冲天媲 内进行 ， 燎子 内 理 ， 底 然 侧变肠 每 批敛料 橄 ， 批焦 ， 为 了增 加燃 内的还原 气 氛 ， 扩大 还原 带 司时使 风最适 当诚小 。 为使 一 〔 〕有充足 的时 周 ， 采取 出敛 前 出法 。 即 要 出敛前 只 放一次渣 ， 而不是有渣 就 出 。 配 料表 按化 学反 应豁算 力。 入 ‘ ” ’ 酉 米。 成 分 棍 号 — 方 法 砂 ， 粉 ’几 一— 、 坐巴竺 … 。 。 … ‘ 。 。 ， 卜 娥 一 余蛆内 一 ’ 一 】 一 只 一 ‘ 一 一 、 价吕 一 旦 》 包 内 一 ’ 一 一 、 一 一 一 一 卜前假 一 吕 ‘ 一 工 逸 ‘ ” · “ · · ” · 一 敦 力倍 ， 一 加 倍 加 倍 ， 一 加促 加倍 。 为爵算量 的 加 倍 ， 为静算量 社 量取 砂量的 知 。 蛟补 算量 少 。 。 一般 加 三倍 。 所用钨砂 为 白锦矿共 中含 为 昭
第八期 一} 2. 化府朱： HIN2H1NHIN4HIN5H1116H107H108HI09H1N10H1N11HIn12HIN13HIN14 都纹 金W帝 化骏 含W0.611.200.812.25i.711.940.850.310.800.05 0.15·0.8 0. ” 吸收 2 6040.5112.585 19.4·8531 0 15 98 上：闪批料分的不很清楚漆不浮的影响，所以得出殴胶率大100：是不合到理的 们能明显的花明的影响。 、第次实验： 按照CaW01÷3C+SiO。=W(aSiOr:(0反应在冲天始内熔化测定加入量和唢敢 奉的关系： 选理論計算含量为：0.2,0.5,0.8,1.1,1.4,2.0,2.5,3.0,4.0，共10点每点叫 批料，中周加隔焦，一点的批料出尽再加}批料避免相互影响，渣不随下，等报后出 铁前出渣。 1.配料： 卧算W% 铁料(kg) W砂(kg) C粉(kg) SiO2 (kg) 0.1 10 0.02 0.006 0.001G3 2.果： 網号 H2Π2 H2Π3 H2Π4 H215 H2Π6 H2Π7 H218 H2N9 H2ΠI0 計第舍 W量0a 0.2 0.5 0.8 1、1 1.4 2.0 2.5 3.0 4.0 化险含 W量% 0.06 0.24 0.52 0.62 0.62 0.94 0.43 2.45 2.1 吸收有 30 48 65 56.4 58.4 47.0 17.2 81.7 52.5 三、第三次实驗： 在冲大濾蟒化配料同第二次实验。共黏果如下： 綢 号 H8n1 H:N2 H3113 計算W% 25 4.0 6.0 实际W% 2.27 5.02 5.54 吸收率 91.0% 92.4
第 八 期 ， 化 墩精架 。 号 二 二 此 ，。 加 。 、 。 而 ， ，。 。 、 。 ‘ 。 ，， 俪 。 、 含卜 了筑 含 认 口 沙 化 晚 含 带 口 。 绝 上 ， ， 江 侣 ， 份 吸 反率 ‘ “ 。 一 … 一… … ” · ‘ …月。 … … 飞 言瑟 社 因批料分隔 的 不很 清楚 和 出洛 不 手的 影 响 ， 所以 得 出吸收 率大 于 “ 。 是 不合理 的 ， 仁 能 明 显 的 沈 明 进的影 响 。 二 一 二 、 第一二次实 输 按 照 ， 一 卜 十 。 一 一 卜 饭 一 二 升 反 应在 冲天燎内熔化测 定 加入 缺和 叭收 率 的 关 系 选洲了谕补 算含 最为 ， ， ， 工 ， ， ， ， ， 。 ， 梦冬 点称 点 四 批料 ， 中 司加隔 双 ， 一 点 的批料出尽 再 加另 一批料避免相 互影响 ， 浓不随下 随 出 ， 等了论后 出 敛 前 出汰 。 配 半 豁 算 铁 料 砂 〔 粉 。 仪二 艺 粘果 栩 号 。 。 日 ， 几 门 补 算含 量 、 化 墩含 是 能 犯 拐 选 吸收率 三 、 第三次实撇 在 冲灭旅 中熔化配料同第二次实瀚 。 共 拮果 如下 实 际 、 · ·
4 铺院學报 (四)锒砂還原的討論 一、加入鎢砂量和等铁吸鎢量的一般关系： 25 含 W 5 0.5k.01522.53 计碘含w (灰缚铁在冲天槛中熔化計算含W量和寶在含W量的關系) 吸收 06 02 .5·1.0.1.52.02530 杭含w。 (灰鑄铁在冲天城中熔化計算含V量和吸收率的阴系) 1.加入W砂量的不同。吸收率不同。随着加人最的增高吸收率也提高，但計算加入量 2%以前曲線较斜，2.0%以后吸收率酸稳定。 2.加入景和絳铁含鎢量基本上是直線关系。 二、用Na2C03共熔： 神大媚内加Na2C0的反应如下：
如 院 祭 机 四 少族砂遗 原的 封兼 一 、 加入 揣砂量 和 暴教吸搞最的一 般关系 ， 瓜。‘可 众 灰诗 效 在冲天 城 中溶化针算含 量和 贫在合 量 的 阴 系 川叫钊率 飞 叫 吸收于态 八 ，乙 甘六沪 竹称含 沁 灰愉 效 在 冲天 墟 中瘩化针算含 量 和 吸 收 率的 阴 系夕 加入 砂 鼠的 不 同 。 吸收率不 同 。 随 着 加人 最 的增 高吸收率也提高 ， 但补 算 加 人 登 以 前 曲腺较 斜 ， 以后 吸收率蛟稳定 。 加入量和 端铁含搞量基本上是查腺 关 系 。 二 、 用 ， ， 共熔 冲天蝮 内加 ，的 反 应如 下
第八期 CawO+Na2CO:=Na2WOCa0+CO Na:WO. 1200°C Na20+WO WO:+K-W FCOO 采用Na2CO:'的混台料时鎢的小均以收4G”,其原i因是Na2WO,較CaW(),红为稳定， 分解温度为1：00°C在城内反应区間，所以败收高，因此决川aCO:是多余的。 三、用砂铁还原与用炭粉还原之北布： 用si-Fe还原时：2WOa+SiO中21以.11f卡o 月C粉还原时：W0g+CW!C0个-11.4f卡。 山小用炭粉还原时，尘：」C0的〔引更有利广反炫的遮行。因此在：实际就验时我锕发电 同样都在：包内处跟，川炭粉还原者W的啖胶幸可达85？，阿川SiF还原者仪达I9, 、冲天媪内，前媚内，包内还原的此鞍 爐内效果最好，包内其求，前站皎。 这是因为爐内具打以下条件： ①温度高：闪分反吃还原又应都是毁热以应。温度污育利于还原过的逃行。同时 也打利于扩散进行。 (⑨C量允分，除加入的C粉外还行焦炭的碳，增大了父应的可能性。 ()还原反苡的过逃行仃允足的时聞。 ①城内的CO气起打利脱啊。 包内：！户度低作川时間效果不好，：生果用大包时可以考虑余川。 前爐：前赋益面轴稠，混介朴易乐透女，文应尔易进行。操作也不方便。不果川。 我們的实际数两安明媚内吸收92.4，包内为85？而前媚内以为8？。 六、媚内（氯： 诈大媚内虽是（化‘城3i门茈心州烈，面iWO:比MnO,SiO2易还原，所以在冲天爐 内可以还原。要以应是VO:('们以应，CO濃度州高，造成还原性气氛，对反应进行有 利，不使C很快烧掉。 七、神天爐操作： 其过程是多项区应T版过品，所以造放利的还原'气泄格控制出述堂是极其必 要的。 1.啦人底焦高安利和批地，鼓风，可以广人还原器，造成对WO:C作川的有 利气纸。 2.晚出流：使(V)=[W)敏以以逃行允分。W不会被渣彤走可提高唢收。 五轴束語 一，我門共激的小训大城用的大貔，只是内悦不同，其他都没什么区到，小 此可以行定。实验箭果可以广j。 二二、冲天城内控制鹤金量：制鹿成公→样是打困难的。它的吸收茶是利加人料度， 城内温度旅‘气分你，操作挖，克其早晚的控制，港的碱咬造达量是矿密切关系 的。所以为了类得篇的吸收竿必严：宁杂作规程) 三、鎢砂旗接还原不但冲大城，'以应，面且任用电弧城治煉含鎢个金铜时虹可大 为推，我刚認为只要在还原姿词贈加入朗沙沈可以被炭粉还原，如华行媚前快速分 折相配介。严格地控制金鸿量港花叮能的
第 八 期 、 一 士 一 二 一 泣 一 卜 十 八 。 了 十 、 一卜二 一 干 吕 采川 。 、 的 混合料 时端 的 平 均吸牧 率 “ 。 共 原 因是 。 校 ， 更为稳 定 ， 分解 温度 为砚 “ 在服 内反 应 区 周 烦 ， 所以 吸收率 下高 ， 因此 关 少 。 。 是 多余 的 。 三 、 川矽欲还原 一 与用炭 粉还 原 之 此 恢 用 一 还原时 。 十 全 。 一 一 组 到于长 。 用 粉还 时 只 刁 一 从少 一 以拟 个一 封 卜卜 。 山 于 用炭 粉还原时 产生 ‘ ‘ 的 乙 引 更 有利 “ 反 应 笼勺进 行 。 因此 在实 际试喻时我 们 发现 同样都在 包 内处理 ， 炭粉还原 者 的 吸壮率 叮 达 夕 。 而 用 还原 者仪达 ” 。 五 、 刀 天煽 内 ， 前燎 内 ， 包 内还原 的儿 恢 媲内效果最好 ， 包内共 次 ， ，访敏蛟 旅 。 这是 因 为燎 内具 仃以 厂条 件 ①温度 高 因分 解反 应 和 还旅 反 应 都是 吸热反 应 。 温度 「石有利 于还原过 程的逃 行 。 胡叶 也有利 于 扩散进 行 。 ② 墩充 分 ， 众 加人 的 粉 外还 仃焦炭 尸自勺碳 。 职 火 丁反 应 的 可 能性 。 还原 反 应 的过 程进 厅 有充 足的时 洲 。 ①燃 内的 右 〔认起 仃利 彩 响 。 包 内 山 于侃 度 低作 川时 尚 洲 效来 个 好 ， 百 仁生 ，伙 ，卜采 用 人包 寸叮 以 二考虑采 川 。 前煽 前脆 涟面 粘稠 ， 混合料 易存 厂。左友 阴 ， 仗 应 下 易进 行 。 操作也 一 下方便 。 不宜 采 用 。 我 卯的实 际 数诺 戎 明 毓 内吸收 书局 达 ， “ 。 包 内为 灿 今寸旅内仪 为 夕。 。 六 、 忧内 进 认 冲 灭燃 内 虽 是 城化 ‘ 毛认 。 卞几旅 下 强 烈 ， ‘泪 月 二 。 少匕 ， 易还原 ， 所以 在冲 天煊 可以 还原 。 主 要反 应 是 、 、 和 卿印 一 砂笙 ， 淡度 姗 高 ， 造 成还原 性气 氛 ， 对 反 应迸 行有 ， 不 使 很快烧钟 。 一七 、 冲天媲操作 利内 囚共 过 程是 多项反 应 翻 扩 胶过 照 ， 厉以 造 成 仃利 的 还 原 气 试和 严 格 擦制 出获查脸是极共 必 要 的 。 月空大底 焦 佰度和 批 热 缺 ， 鼓 诫 ’ 。曰球争 ， 叮以 扩 人还原 带 ， 造 成 对 。 和 咋用的有 利 气 执 。 晚 出庵 使 一 仁 〕扣 ’ 敬 反 应 进 行允 分 。 、 不会被 了查带走可提 高吸收率 。 百五 桔 束 藉 一 、 我们实肪 的 小 川 ‘ 天燎 和 叹 一 广 一 的 、卜天服 ， 只是 内 汪 下 司 ， 共 他 都没 什 么 区 到 ， 刁 此 叮 以 一 肯定 实脸 精果 可 以 川 广 「几厂实 几 ‘ 自 。 二 、 冲 灭毓 内于率 浏生乌含 话 和 打气洲 川主戊 分一 祥是 有困 难 的 。 它 的 吸 率 是 不山 人 料粉度 ， 慌内温度 和服 产无分帕 的 。 所以 为 了 获 得 今 ， 操作 拄 。 ， 尤 共 诊 纬左 ‘，几晚 的 擦 制 ， 盆怨为碱度 和 造 认酬 泛是 仃畜 廷系 的 吸 反率必 城严 价 悦令禅 钧规 程 。 三 、 端砂 改接江 凉 不但 仁冲 灭煽 如 了以 友川 ， 而 比在 用 电孤媲 冶辣 含给合 金铜时 更 可 人 为 推厂 ’ ， 我 们 甜 为只 要 住还凉 期 ‘ 改妥 析们配 合 。 严 格地 滓 月含坞 卜适 完 介 门旅 勺如 入 此了沙沈 ’ 以 坡徒粉还原 ， 如 梁仃墟 访快 越 分 匕疾 刁卜」 玉 ‘
