一种氢还原制备金属粉的方法技术

本发明专利技术公开了一种氢还原制备金属粉的方法，属于粉末冶金技术领域，解决了现有铁粉制备时还原效率低，时间长，不适合大批量生产的问题。包括：步骤S1、配料，然后混匀造球；步骤S2、将生球团干燥；步骤S3、将干燥后的球团进行一次氢还原；步骤S4、将一次氢还原冷却后的物料进行破碎，然后将破碎后的物料进行二次氢还原；步骤S5、将经过二次氢还原得到的铁粉破碎、球磨、筛分，得到金属铁粉。本发明专利技术的方法具有零碳排放、环保等优点，符合国家提倡的低碳冶金的政策。的政策。的政策。

【技术实现步骤摘要】
一种氢还原制备金属粉的方法


[0001]本专利技术涉及氢还原及粉末冶金制备
，尤其涉及一种氢还原制备金属粉的方法。

技术介绍

[0002]粉末冶金行业是我国新材料领域的重要行业之一。粉末冶金零件广泛应用于飞机，枪械，摩托车，家庭轿车，汽车，农机，矿山，电动工具，机床，运输等各种机械行业。
[0003]现有工艺中，还原铁粉通常是利用两次还原，一次还原就是固体碳还原制备海绵铁，一次还原的主要流程是：(铁精矿、轧钢铁鳞等)
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烘干
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磁选
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粉碎
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筛分
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装罐
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进入一次还原炉
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海绵铁。二次精还原流程：海绵铁
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清刷
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破碎
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磁选
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二次还原炉
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粉块
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解碎
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磁选
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筛分
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分级
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混料
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包装
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成品。用还原法所生产的优质铁粉，各项参数达标，Fe≥98％，碳≤0.1％，磷和硫都小于0.03％，氢损为0.1％～0.2％。
[0004]隧道窑还原窑内温度控制在1150℃～1200℃，吨铁一次煤耗高达1500kg(如采用燃气加热，则煤耗为1000公斤左右)，罐材寿命短、冶炼周期长(约70小时，包括预热、加热与冷却)，设备过长、占地面积大。
[0005]随着人们对环境的美好追求，氢还原作为一种零排放还原方式受到很多人关注。在粉末冶金行业，为了脱除残氧及残碳，氢还原出现在金属铁粉的二次还原。
[0006]CN108080649A公开了低温碳还原+氢二次还原制备粉末冶金用金属铁粉的方法，将煤使用量从吨金属粉1000公斤降低到300公斤水平，效果显著。
[0007]CN201710407863公开了一种低成本低温直接还原制备超细铁粉的方法，将纯铁精矿首先制备成1～20微米的超细铁精矿粉，然后在推舟炉上600～750℃用氢一步还原得到超细金属铁粉。该方法适合量小、附加值高的超细铁粉。目前对于用纯氢气还原纯铁精矿粉制备大规模化、100目～200目粒度的粉末冶金用金属粉则没有相关工艺。

技术实现思路

[0008]鉴于上述的分析，本专利技术提供一种氢还原制备金属粉的方法，主要提供一种氢气还原纯铁精矿粉制备大规模化、100目～200目粒度的粉末冶金用金属粉的方法。
[0009]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0010]本专利技术提供了一种氢还原制备金属粉的方法，包括：
[0011]步骤S1、造球：将全铁质量含量71.0％以上的纯铁精矿粉和粘结剂按照质量比100:1～5配料，然后混匀；混匀后的物料进行造球得到生球团；
[0012]步骤S2、干燥：将生球团干燥，将球团中的水含量控制在2％以下；
[0013]步骤S3、将干燥后的球团送入一次氢还原炉，同时通入氢气，进行一次氢还原，还原参数为：布料厚度20mm～150mm，炉内高温段温度800℃～950℃，物料在炉内高温段停留30min～180min，然后加热后的物料进入冷却水套内冷却，冷却时间30～180min；
[0014]步骤S4、将一次氢还原冷却后的物料进行破碎，然后将破碎后的物料送入二次氢
还原炉进行二次氢还原，炉内温度800℃～950℃，物料厚度10mm～60mm，加热时间60min～240min，还原后得到的铁粉经过冷却后出炉，在冷却段的停留时间为60min～240min；
[0015]步骤S5、将经过二次氢还原得到的铁粉破碎、球磨、筛分，得到粒度为100目～600目、全铁质量含量大于等于98％的金属铁粉。
[0016]进一步的，步骤S1中，所述粘结剂为有机粘结剂。
[0017]进一步的，步骤S1中，所述生球团的粒度为5mm～20mm。
[0018]进一步的，步骤S3中，所述一次氢还原炉为密闭式网带式氢还原炉。
[0019]进一步的，步骤S3中，密闭式网带式氢还原炉内的压力为表显压力100Pa～10000Pa。
[0020]进一步的，所述步骤S3中，所述一次氢还原炉内通入的氢气的量为1000～1500Nm3/吨球团。
[0021]进一步的，所述步骤S4中，破碎后的物料的粒度为50目～200目。
[0022]进一步的，离开一次氢还原炉的氢气经过除尘和脱水后送入氢气缓冲罐，氢气缓冲罐中的一部分氢气经过预热系统预热后作为一次氢还原炉或二次氢还原炉内的还原气体循环使用，另一部分氢气作为预热系统的热源。
[0023]进一步的，步骤S4中，二次氢还原炉为钢带炉或推舟炉。
[0024]进一步的，步骤S1中，在配料过程添加合金氧化物粉体或金属粉体，制备得到合金金属粉体；或者采用普通纯度的铁矿粉还原，制备得到还原率不低于90％的海绵铁粉。
[0025]本专利技术有益效果如下：
[0026](1)本专利技术的方法改变了碳还原制备金属粉的工艺方法，实现了碳零排放。也改变了目前纯氢还原只能生产超细铁粉这种小规模产品的现状，使粉末冶金行业用铁粉大规模全面采用氢还原成为可能。
[0027](2)采用网带式氢还原炉，将铁精矿粉制成球团后铺在网带上，氢气在炉内可以穿过整个球团，还原效果好；球团在网带上不运动，因此球团承受力和摩擦力很小，球团强度要求低，不需要将生球团进行氧化焙烧成为强度更高的氧化球团，可以降低冶炼工序，降低制造成本。
[0028](3)本专利技术对氢气进行预热，同时网带炉采用电加热方式供热，从而降低了氢气使用量，氢气的利用率可以达到30％，远高于纯氢竖炉还原的20％的氢气利用率。
[0029](4)将还原后的氢气经过除尘和脱水后送入氢气缓冲罐，氢气缓冲罐中的一部分氢气经过预热系统后作为还原气体循环使用，另一部分氢气作为预热系统的热源使用，实现了氢气的循环利用，节约能源。
[0030](5)本专利技术的方法适用范围广泛，除了能够用于制备粉末冶金用金属铁粉外，在配料过程添加镍基、钴基金属或氧化物粉体，可以制备合金金属粉体；或者采用普通纯度的铁矿粉进行一次氢还原，能够得到还原率不低于90％的海绵铁粉。
[0031]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0032]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0033]图1为实施例1的工艺流程图；
[0034]图2为实施例2的工艺流程图；
[0035]图3为实施例3的工艺流程图；
[0036]图4为实施例4的工艺流程图。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢还原制备金属粉的方法，其特征在于，包括：步骤S1、造球：将全铁质量含量71.0％以上的纯铁精矿粉和粘结剂按照质量比100:1～5配料，然后混匀；混匀后的物料进行造球得到生球团；步骤S2、干燥：将生球团干燥，将球团中的水含量控制在2％以下；步骤S3、将干燥后的球团送入一次氢还原炉，同时通入氢气，进行一次氢还原，还原参数为：布料厚度20mm～150mm，炉内高温段温度800℃～950℃，物料在炉内高温段停留30min～180min，然后加热后的物料进入冷却水套内冷却，冷却时间30～180min；步骤S4、将一次氢还原冷却后的物料进行破碎，然后将破碎后的物料送入二次氢还原炉进行二次氢还原，炉内温度800℃～950℃，物料厚度10mm～60mm，加热时间60min～240min，还原后得到的铁粉经过冷却后出炉，在冷却段的停留时间为60min～240min；步骤S5、将经过二次氢还原得到的铁粉破碎、球磨、筛分，得到粒度为100目～600目、全铁质量含量大于等于98％的金属铁粉。2.根据权利要求1所述的氢还原制备金属粉的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述粘结剂为有机粘结剂。3.根据权利要求1所述的氢还原制备金属粉的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述生球团的粒度为5mm～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令兵，郭培民，王磊，赵沛，
申请(专利权)人：中国钢研科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：