[发明专利]一种还原轧钢铁鳞和铁精矿制备合金铁粉的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种还原轧钢铁鳞和铁精矿制备合金铁粉的方法，属于粉末冶金制粉工艺领域。

高性能铁粉和合金铁粉的应用范围十分广阔，而供需矛盾非常突出，满足不了社会的需求，存在品种少、劳动生产率低、成本高等问题。用轧钢铁鳞和铁精矿还原制备多种高性能铁粉和合金铁粉，能耗低，劳动生产率高，并利用了轧钢铁鳞这一优质的二次资源，保护了环境。

瑞典赫格纳斯公司等采用还原法生产铁粉，其基本原理是：首先将提纯的铁精矿与固体还原剂(焦炭末或者无烟煤掺混10-15％的石灰石粉)以不相混合的间层式填入耐火坩埚，在一氧化碳等还原气氛中，铁精矿经过1200℃高温还原为海绵铁，海绵铁经破碎，在氢气气氛中二次还原得到还原铁粉。该工艺的还原时间长，还原温度高，能耗高。

发明内容：

本发明的目的是提出一种还原轧钢铁鳞和铁精矿制备合金铁粉的方法，利用固体还原剂一次还原轧钢铁鳞和少量铁精矿混合物，得到海绵铁。二次氢还原在带式炉中进行，得到微合金和合金铁粉。

本发明提出的一种还原轧钢铁鳞和铁精矿制备合金铁粉的方法，包括以下步骤：

(1)将粒度小于20目的焦炭和石灰石按100∶10-30重量配比均匀混合，作为还原剂；将粒度小于40目轧钢铁鳞、铁精矿、焦炭和碳酸钙按100∶5-25∶0-10∶0-4重量配比均匀混合，作为还原料，将还原剂和还原料按环状垂直相间的方式装填入耐火罐，用耐火泥密封耐火罐，其中还原剂与还原料的比例为：1∶1.2-1.7。

(2)对装有上述还原剂和还原料的耐火罐，在400-500℃下经1-3小时干燥后，升温到1000℃-1200℃，保温3-8小时，冷至室温后，清除杂质，经球磨和筛分得到一次还原铁粉。

(3)将上述一次还原铁粉在带式炉中进行二次还原，还原温度为800-950℃，还原时间为10-20mm厚的物料/小时，通入氢气，氢气流量为10-100L/min，随炉冷却至室温，即得到本发明的合金铁粉。

二次还原还可提高铁粉的塑性，改善铁粉的压缩性。

本发明的方法，采用轧钢铁鳞与5-10％含合金元素的铁精矿经二次还原得到不规则海绵状铁粉颗粒，还原铁粉的化学成分和物理——工艺性能达到或超过了GB/T4136-96的要求。该铁粉的压缩性为6.50g/cm³，松装密度为2.34g/cm³，流动性为34s/50g，氢损值为0.37％，硫、磷含量分别为0.02％和0.01％，优于GB/T4136-96的要求。在还原过程中，铁精矿中合金元素进入铁粉，如钛、釩、锰等合金元素进入铁粉，对铁粉起良好的合金强化作用。

本发明采用还原料与还原剂以环状垂直相间方式装罐，使还原路径减短，并且罐的中间也有还原气体渗入，使还原时间比圆柱体料模型的时间短，并确保氧化铁的还原，同时降低了能耗。

本发明利用了轧钢铁鳞这一优质的二次资源，保护了环境；与赫格纳斯公司通过铁精矿还原生产铁粉的方法相比，一次还原温度从1200℃降到1100℃，能耗降低。

本发明采用轧钢铁鳞与铁精矿为原料，通过二次还原法制备含钛、釩、锰等合金元素铁粉，使铁精矿中合金元素进入铁粉，得到合金铁粉或微合金铁粉。

具体实施方式：

下面介绍本发明的实施例。

实施例1：

将16kg铁精矿(TiO2的含量为12.73％)和144kg轧钢铁鳞以及5kg焦炭混合得到还原料(粒度小于40目)，并将80kg焦炭和30kg碳酸钙混合得到还原剂(粒度小于20目)。还原剂和还原料以环状垂直相间装于氧化铝坩埚，用耐火泥密封坩埚并放入炉内，经过300-500℃保温干燥2小时后，一小时升温到800℃，再一小时升温到1100℃，保温5小时后停止加热，等炉温降到约850℃时取出坩埚，冷却至室温后取出还原海绵铁锭，清除杂质，经过粉碎，磁选，球磨之后，在管式炉中采用氢气二次还原，还原温度为850℃，氢气流量为40L/min，保温2小时，随炉冷却。得到铁粉的各项性能指标达到或超过GB/T4136-96的要求，该铁粉的压缩性、松装密度、流动性、氢损值、以及硫、磷含量等参数均优于GB/T4136-96的要求，且铁粉中钛合金元素的含量高达0.74％。

实施例2：