[发明专利]一种高压缩性还原铁粉的制备方法

说明书

本发明公开了一种高压缩性还原铁粉的制备方法，以轧钢铁鳞和湿磨铁粉的混合物为原料，焦粉、熟石灰分别为还原剂、脱硫剂，依次经过混料、装罐、隧道窑粗还原成海绵铁、破碎成生粉，及带式炉精还原、粉碎、筛分、磁选、合批等工艺最终得到成品还原铁粉，其压缩性(500MPa压力下)达到6.9～7.0g.cm³，可应用于制备中高密度和强度粉末冶金零部件；与传统二次还原方法相比，该方法较好突破压缩性6.8g.cm³的瓶颈值，具有较大幅度提高压缩性，减少一次还原时间，降低能耗，以及提高海绵铁单重、产品收得率等特点。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种高压缩性还原铁粉的制备方法。

背景技术

传统上，一般以废钢为原料，采取水雾化法制备高压缩性纯铁粉，适用于制备中、高密度粉末冶金零件；而以轧钢铁鳞或铁精矿粉为原料，采取还原法制备的粉末冶金用铁粉，其压缩性通常在6.8g.cm3以下，适用于制备中、低密度粉末冶金零件。目前工业上采用转炉污泥生产的铁粉(简称“湿磨铁粉”)主要应用于钛白化工、污水处理等领域，产品附加值不高。以轧钢铁鳞、湿磨铁粉的混合物为原料，制备出高压缩性粉末冶金用还原铁粉，可兼具两种原料的理化特点，并使得湿磨铁粉产品价值最大化及有益补充高压缩性铁粉的制备方法。

目前已公知的专利方法、学术论文，如中国专利公开号为CN 102350497 A、CN112267003A分别公开了一种高压缩性水雾化法制备高压缩性铁粉的方法，及一种超高洁净度、低氧、高性能水雾化纯铁粉的制备方法，两个专利主要以废钢为原料，通过控制原料杂质含量及冶炼、雾化、还原等工艺参数，制备的铁粉压缩性达到7.2g.cm3以上(600MPa压力下)，均采用传统的水雾化法，生产成本较还原法偏高；“汽车减震器用高压缩性还原铁粉研究”、“汽车减震器用高压缩性还原铁粉分析”等论文通过调整一次还原、二次还原等工艺参数，将还原铁粉压缩性提高至6.80cm³以上(500MPa压力下)，应用于汽车减震器，该方法对工艺控制要求极高，且难以进一步提高压缩性；中国专利公开号为CN 101195167 A公开了从炼钢污泥粗颗粒中提纯铁粉的方法，其主要包括球磨、重力分选、烘干、筛分等工艺制备出化工等用途的中低品位铁粉，再经精还原、破碎和合批等过程制备出电焊条等用途的中高品位铁粉，因其杂质含量较高、硬度高、成型性较差等，无法应用于粉末冶金领域；中国专利公开号为CN 1265948 A公开了从转炉污泥制备粉末冶金用铁粉的方法，其主要包括加入盐酸溶液发生原电池反应、水冲洗、烘干、氢还原、球磨等过程，制备出松装密度为2.54～2.76g.cm3的粉末冶金用铁粉，该方法需使用盐酸溶液，生产效率不高，增加了污水处理难度和成本，并且无法制备高压缩性铁粉。

发明内容

目前制备高压缩性纯铁粉的水雾化法生产成本较高，采用二次还原法还原时间较长且提高压缩性能有限，本发明提供一种高压缩性还原铁粉的制备方法，可以较好地综合解决上述问题。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种高压缩性还原铁粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)备料：将轧钢铁鳞和湿磨铁粉的混合原料通过回转窑烘干及混匀，同时将还原剂焦粉、脱硫剂石灰石混合均匀待用；

(2)装罐：将混合原料与混合的还原剂和脱硫剂以柱状垂直相间的方式装入SiC耐火罐中，装料前、装料后分别在耐火罐底部、顶部铺一层还原剂，以保护原料底部、顶部不被或少受氧化；

(3)粗还原：将耐火罐送入隧道窑，经历预热、高温、冷却三个阶段，还原出海绵铁；物料在耐火罐内发生一系列复杂的物理化学变化，铁鳞中的氧主要被湿磨铁粉和焦粉中的碳还原，湿磨铁粉中的硫、钙等其他杂质元素与石灰石、铁硫化物等发生反应而被脱除；

(4)卸罐：将得到的海绵铁吸出其内孔残余还原剂后，提出耐火罐；并清除耐火罐内部及海绵铁外侧残余还原剂和灰分；