[发明专利]一种以钒钛磁铁矿为原料来制铁粉的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及及矿产资源综合利用与粉末冶金领域，具体涉及一种以钒钛磁铁矿为原料来制铁粉的生产工艺。

背景技术

钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等有价元素共生的复合矿，由于其天然固熔有多种有益金属元素，由其生产出的铁粉具有非常高的品质，可以作为各种高密度、高强度粉末冶金零件制作的优质原料。因而，钒钛磁铁矿的综合利用价值极高。

钒钛磁铁矿的矿藏分布很广，主要有俄罗斯、中国、澳大利亚、南非、新西兰和东南亚等国家。由于钒钛磁铁矿的矿种特殊和结构复杂，属难还原矿，其还原温度一般在1300℃以上，因而，在20世纪中上叶时期，都没有大规模冶炼的生产工艺。随着资源日趋紧张，也促使人们对钒钛磁铁矿的工业生产的研究，出现了很多利用钒钛磁铁矿为原料来生产铁粉的工艺。

申请号为CN201210132159.X的发明专利，公开了一种钒钛磁铁矿的冶炼方法，该方法包括的步骤为：a、将钒钛磁铁矿与碳质还原剂分层装入还原罐；b、将搭载还原罐的窑车置于隧道窑内进行还原反应；c、反应完成后从还原罐内取出还原锭并对其进行破碎、筛分；d、对筛分后的物料进行磁选，所得的磁性物质为铁粉，非磁性物质钛富集物。虽然利用该方法生产出的铁粉中TFe含量和MFe含量均可达到90％左右，但在还原过程中，温度较高，时间较长，配套的设备成本高，增加了人工成本，不利于工业化生产；同时，其没有考虑到盐酸不容物的问题，若盐酸不溶物超标，将直接影响到天然微合金铁粉的品质。

因此，急待研发出一种低成本的以钒钛磁铁矿为原料来制铁粉的生产工艺，在保证生产出的铁粉的高品质的同时，还能大规模实施。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种简便、成本较低的以钒钛磁铁矿为原料来制铁粉的生产工艺；采用该工艺生产出的铁粉品质高，是各种高密度、高强度粉末冶金零件制作的优质原料。

本发明所采取的技术方案是一种以钒钛磁铁矿为原料来制铁粉的生产工艺，包括如下步骤：

(1)将钒钛磁铁矿精矿、固体还原剂和催化剂按照质量比为100:4～7:15～20混匀后，压制成两种内径不同的空心圆铁柱；所述内径大的空心圆铁柱的内径大于所述内径小的空心圆铁柱的外径；

(2)将所述两种空心圆铁柱在隧道窑中进行第一次还原，得海绵铁；所述第一次还原分为3个阶段：预热段、还原段和冷却段；预热段中，预热温度为600～800℃，时间为5～10h；还原段中，还原温度为1000～1100℃，时间为15～20h；冷却段中，冷却温度为500～800℃，时间为3～6h；

(3)将所述海绵铁进行湿法磨选，得一次铁粉；然后将所述一次铁粉进行第二次还原，得二次铁粉；

(4)所述二次铁粉经破碎、筛分、合批，得成品。

优选的，为了利于第一次还原的进行，所述步骤(1)中，固体还原剂为焦碳，且碳元素的质量含量≥80％；为了降低第一次还原时的还原温度，且使得盐酸不溶物不会超标，所述步骤(1)中，催化剂为氯化钠、碳酸钠中的一种或其组合物。

优选的，为了促使第一次还原中还原反应的顺利进行，提高铁粉的金属化率，所述钒钛磁铁矿精矿、固体还原剂和催化剂的粒度0.38mm目；金属化率是指直接还原炼铁的产品中金属铁含量占总铁量的百分率。

优选的，为了提高铁粉的单产量，降低焦炭粉末和石灰石粉末的消耗，在步骤(1)和步骤(2)之间，还包括步骤装窑；所述装窑的过程为，先将所述内径大的空心圆铁柱放入还原罐中，再将所述内径小的空心圆铁柱放入内径大的空心圆铁柱中，然后把焦炭粉末和石灰石粉末的混合物填充在两个空心圆铁柱和还原罐三者之间的空隙中，最后放入隧道窑中进行第一次还原。

优选的，为了利于第一次还原时，空心圆铁柱的受热均匀，所述还原罐为碳化硅还原罐。

优选的，为了使第一次还原的还原反应进行得足够彻底，且铁粉的金属化率高，所述步骤(2)中，第一次还原中，预热段中的预热温度为650～750℃，时间为6～8h；还原段中的还原温度为1050～1080℃，时间为16～18h；冷却段中的冷却温度为600～700℃，时间为4～5h。

优选的，由于所得一次铁粉含有15～20％的水分，为了第二次还原的顺利进行以及还原反应的彻底，所述步骤(3)中，第二次还原采用湿料入炉的形式，还原剂为氢气，还原温度为850℃～950℃，时间为5～7h。