[发明专利]一种基于电磁场作用下的粉末冶金铁粉制备方法

说明书

本发明公开了一种基于电磁场作用下的粉末冶金铁粉制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：造球；步骤(2)：预热和焙烧；步骤(3)：还原；步骤(4)：电磁协同调控；步骤(5)：筛分、破碎和磨矿；步骤(6)：氢还原。本发明针对传统的隧道窑生产粉末冶金铁存在还原时间长、效率低的问题，提出了一种独特电磁感应加热方法，利用电场、磁场和热场的协同作用，在较短的时间内，可以显著的诱导金属球团中铁晶粒生长，促进铁晶粒迁移、互联、聚集和长大，消除晶格缺陷，降低铁颗粒的孔隙率，提高致密度，从而可以显著改善粉末冶金铁粉的松装密度和流动性，降低工艺所需时间。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种基于电磁场作用下的粉末冶金铁粉制备方法。

背景技术

粉末冶金是一种不仅能生产质量优良、价格低廉的机械零件，还能制备具有各种特殊性质材料的工艺，是指经过烧结或成型处理的粉末制备出不同类别材料及成品的工艺过程。近年来快速发展的社会需求和国民经济有效地促进了汽车、工程机械等行业的发展，特别是汽车、电器及航空运输业的发展尤为迅速，粉末冶金铁粉需求量急速增长，铁基粉末冶金使用的原料主要是铁粉，铁粉在粉末冶金工业中用量最大。粉末冶金技术节能节材的特点使其具有巨大的成本优势，如今粉末冶金行业粉末总用量铁基粉末原料占比已经超过了七成，提供了广阔的平台供铁基粉末进行发展。

目前，粉末冶金铁粉的制备方法主要分为还原法、雾化法及羰基法。由于还原法工艺简单，投资成本低，成为了粉末冶金铁粉制备的主流工艺。中国专利(申请号201010613426.6)公布了一种用铁精矿粉直接制取粉末冶金用还原铁粉的方法。该法包括超纯铁粉的提炼、海绵铁的制造、一次铁粉的制造和还原铁粉的制造，该方法获得粉末冶金铁粉产品具有纯度高、含碳量低、压制性好的性能，但是也存在还原时间长(还原时间长达38-40h)、生产效率低的难题。

中国专利(申请号201010501580.4)公布了一种酸再生铁粉的利用方法酸，首先讲再生铁粉30～50、铁鳞50～70、焦粉≤10；然后再加质量份配比1～15的水与3～5的粘结剂腐植酸混合均匀；将上述混合料,用皮带送入压饼机,在25±5MPa压力下挤压成压饼,把压饼烘干或自然风干；接着入窑冶炼将压饼装入罐中,用焦炭填实、密封料罐,1300℃±100℃条件下,保温8h±1h,冷却6h±1h成海绵铁,出窑。该方法可以实现酸再生铁粉代替部分铁鳞得到了海绵铁粉，节约了成本，但是存在保温时间长达8h，且产品质量不高的缺点。

中国专利(申请号201310253233.8)公布一种粉末冶金用还原铁粉的制备方法，利用市场上采购的还原铁为原料，在隧道窑中还原，随后通过破碎、磁选；然后在25％的氮气+75％氢气的混合气体进行二次还原。中国专利(申请号201711340876.0)提出了一种低温碳氢双联还原制备超细铁粉的方法，首先将一定纯度的铁精矿粉、碳粉和催化剂分别球磨；然后将所述步骤一中球磨后的物料按照一定比例混合均匀；接着，将混合均匀后的物料置于保护气氛下进行加热还原，冷却后得到一次还原铁并进行球磨；球磨后的一次还原铁置于氢气气氛下进行终还原，经冷却后出炉；氢还原后的还原铁粉进行球磨，获得超细铁粉。该工艺所加入的添加剂为碳酸钾、碳酸钠或二者的混合物，其比例为1％左右，这不但提高了成本，且容易导致还原铁粉的铁品位降低，影响其质量。

中国专利(申请号201510303028.7)公布一种粉末冶金用还原铁粉的制备方法，将含金属铁的原料经过粉碎后依次进行湿式磨矿和弱磁选，得到一次除杂铁粉，然后将一次除杂后的铁粉进行脱碳焙烧，将脱碳焙烧产物经过选矿除杂、酸洗、过滤、干燥、合批后得到粉末冶金用还原铁粉。该方法拓展了粉末冶金铁粉原料来源，为粉末冶金用还原铁粉的制备开辟了一条新的途径，但是也存在工艺流程长，酸洗废水处理难度大等不足。

目前，传统隧道窑工艺生产还原铁粉具有产量低、能耗高、污染严重、自动化程度低的缺点。在节能环保及工业自动化发展的大潮下，隧道窑工艺明显不符合未来发展的趋势。使用铁精矿球团代替传统隧道窑法中的铁精粉则因一次还原产品分离容易，可获得质地纯净的金属化球团，防止带入煤灰及残碳，影响后续产品质量。

发明内容