[发明专利]一种制备纯铁的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种制备纯铁的方法。

背景技术

纯铁是现代重要的工程材料之一,用途广泛；同时，纯铁是磁性材料、纯净钢、非晶态材料生产的基料；纯铁依其化学成分分为工业纯铁（含C≤0.020%,Fe≮99.50%）、纯铁（含C≤0.0050%,Fe≮99.90%）和超纯铁（含C≤0.0050%,Fe≮99.98%）；工业纯铁包括原料纯铁（YT类）和电工纯铁（DT类）。

纯铁用途广泛，其生产成本和售价是影响纯铁、超纯铁使用领域范围和使用用量的决定因素；我国仅有工业纯铁工业化生产，纯铁及超纯铁没有工业化生产企业，用于试验研究及特殊材料的研制的纯铁及超纯铁主要依靠高价进口；而我国目前制备纯铁的方法成本很高，国外比较成熟的方法也基本是电解法和化学法，流程复杂设备要求高；因此开发一种低成本的纯铁制备方法，是我国目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有纯铁制备技术存在的上述问题，本发明提供一种制备纯铁的方法，采用超级铁精矿为原料，经选择性低温还原制成铁块，再经熔炼，在减少成本，简化流程的基础上，获得高纯度低碳纯铁。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、采用超级铁精矿为原料矿，所述的超级铁精矿的铁品位为71.5~72%，SiO₂的重量含量为0.1~0.3%；

2、将原料矿压制成粒径20~40mm的球团；

3、将还原剂和脱硫剂混合均匀制成混合料，将球团与混合料再次混合后放入还原炉中，混合料覆盖球团，并且脱硫剂为球团总重量的3~5%；然后将全部物料加热至1000~1150℃，保温8~10h进行选择性还原，获得还原铁块；所述的还原剂为非结焦煤；

4、将还原铁块取出后清理干净，再与氧化亚铁混合后用电热炉进行电热熔炼，去除熔炼过程中产生的杂质，最后浇铸获得纯铁；其中氧化亚铁为还原铁块总重量的3~5%。

上述的非结焦煤选用烟煤、褐煤或无烟煤。

上述的还原炉为直接还原炉，选用煤基竖窑或隧道窑。

上述的电热炉选用感应炉。

上述的还原铁块中按重量百分比含Fe 97.5~99.5%，C 0.2~1.5%，O 0.2~1.5%，余量为其他杂质。

上述的脱硫剂为石灰石。

上述的还原铁块为海绵状。

上述方法获得的纯铁按重量百分比含Fe≥99.50%，含C≤0.0050%。

本发明的原理是：通过采用超级铁精矿为原料，使原料中的杂质减少；然后用低温进行直接还原，在还原过程中，铁矿物中能还原成金属铁，同时超级铁精矿中Si、Mn、V、Ti、Cr和B等残留元素不被还原，因而不进入金属相，达到选择性还原的效果；由于还原铁块中含有碳，因此熔炼时需进一步去除碳；因此可以控制还原过程中的还原率，使还原铁块中存留部分氧化亚铁，在熔炼过程中氧化亚铁直接作为脱碳剂；当还原率较高导致氧化亚铁含量较低时，通过加入氧化亚铁进行脱碳；未反应的氧化亚铁在熔炼后形成杂质。

本发明的方法与现有的纯铁制备技术相比，不需要进行吹氧等复杂且设备要求高的操作，直接进行还原熔炼，可大幅度降低成本，制备的纯铁纯度高、碳含量低，可依据用户对产品的要求，采用底吹氩精炼、电渣重熔、真空脱气等工序，或采用联合工序精炼，以保证产品的化学成分的稳定。

具体实施方式

本发明实施例中采用的超级铁精矿为采用公开号为103861733A的专利公开的一种磁选-反浮选制备超级铁精矿的方法制备。

本发明实施例中采用的烟煤、褐煤、无烟煤和石灰石为市购产品，粒度为≤2mm。

本发明实施例中采用的氧化亚铁为市购产品，纯度≥95%。

本发明实施例中采用的还原炉选用煤基竖窑或隧道窑。

本发明实施例中测试铁含量采用的标准为GB/T-6730.70-2013。

本发明实施例中的电热炉选用感应炉。

本发明中的还原铁块中的氧元素以铁的氧化物的形式存在。

实施例1

采用超级铁精矿为原料矿，所述的超级铁精矿的铁品位为71.5%，SiO₂的重量含量为0.3%；

将原料矿压制成粒径20mm的球团；