降低铁原料中酸不溶物含量的铁粉制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910244338.4 (22)申请日 2019.03.28 (71)申请人 钢铁研究总院 地址 100081 北京市海淀区学院南路76号 (72)发明人 郭培民赵沛王磊孔令兵 (74)专利代理机构 北京天达知识产权代理事务 所(普通合伙) 11386 代理人 和欢庆侯永帅 (51)Int.Cl. C21B 13/04(2006.01) B22F 9/04(2006.01) B22F 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种降低铁原料中酸不溶物含量的铁粉制 备方法。

2、 (57)摘要 本发明公开了一种降低铁原料中酸不溶物 含量的铁粉制备方法， 属于粉末冶金制备技术领 域， 解决现有工艺制备过程降低酸不溶物的质量 分数效果较差的问题。 本发明的制备方法包括如 下步骤： 将碱金属化合物配入铁精矿粉中； 将配 好的铁精矿粉及煤粉装入到还原罐内； 在隧道窑 内进行预热、 恒温以及冷却； 将一次铁锭从还原 罐内取出， 并进行清扫； 将铁锭破碎； 进行磁选分 离少量煤粉和煤灰。 本发明可用于制备酸不溶物 含量较低的铁粉。 权利要求书1页 说明书5页 CN 110029200 A 2019.07.19 CN 110029200 A 1.一种降低铁原料中酸不溶物含量的铁粉制。

3、备方法， 其特征在于， 所述的制备方法包 括如下步骤： 步骤1： 将碱金属化合物配入铁精矿粉中； 步骤2： 将配好的铁精矿粉及煤粉装入到还原罐内； 步骤3： 在隧道窑内进行预热、 恒温以及冷却； 步骤4： 将一次铁锭从还原罐内取出， 并进行清扫； 步骤5： 将铁锭破碎； 步骤6： 进行磁选分离少量煤粉和煤灰。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤1中的碱金属化合物是氢氧 化钠、 氢氧化钾、 钠盐、 钾盐中的一种或多种。 3.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤1中的碱金属化合物中的Na 离子质量分数和K离子质量分数之和为0.31。 4.根据权利要求2所述。

4、的制备方法， 其特征在于， 所述步骤1中碱金属化合物的平均粒 度为100200目。 5.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤2中采用环形布料方式布料， 中心层是煤粉， 环形层是配好的铁精矿粉， 最外层是煤粉。 6.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤3中的恒温温度为1150 1180， 恒温段时间为20-24h。 7.根据权利要求6所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤3中预热段的时间为20-24h； 冷却段的时间为20-24h。 8.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤5中， 将铁锭破碎到20目以 下。 9.一种铁粉， 其特征在于， 采。

5、用如权利要求1至8所述的制备方法制得， 所述铁粉中的酸 不溶物的质量百分比小于或等于0.12。 10.一种烧结件， 其特征在于， 采用权利要求9所述的铁粉烧结制得， 所述烧结件的抗弯 强度为1040-1080MPa。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110029200 A 2 一种降低铁原料中酸不溶物含量的铁粉制备方法 技术领域 0001 本发明涉及粉末冶金制备领域， 尤其涉及一种降低铁原料中酸不溶 物含量的铁 粉制备方法。 背景技术 0002 粉末冶金行业是我国新材料领域的重要行业之一， 每年需要各种还 原铁粉近50 万吨。 还原铁粉通常是利用固体或气体还原剂(焦炭、 木炭、 无烟煤、 水。

6、煤气、 转化天然气、 分解氨、 氢等)还原铁的氧化物(铁精矿、 轧钢铁鳞等)来制取海绵状的铁。 还原过程分为 (固体碳还原)一次还原 和二次还原， 一次还原就是固体碳还原制取一次铁粉， 一次还原主 要流 程是： (铁精矿、 轧钢铁鳞等)烘干磁选粉碎筛分装还原罐进 入一次还 原炉海绵铁清刷破碎磁选一次铁粉； 二次还原主要 流程是： 一次铁粉二次还 原炉粉块粉碎磁选筛分分级混 料包装成品。 用还原法所生产的优质铁 粉， 各项参数指标为： Fe98， C0.1， P和S都小于0.03， 氢损为0.10.2， 铁粉中 盐酸不溶物的含 量小于0.4， 对于严格的用户， 铁粉中盐酸不溶物的含量可能要求低于。

7、 0.2。 0003 盐酸不溶物有两个来源， 一个来源是纯铁精矿粉中固有的盐酸不溶 物； 一个是隧 道窑还原过程环形配料中煤粉中的少量煤灰进入铁粉内。 对于第一种情况， 为了降低铁精 矿粉中的盐酸不溶物， 选矿厂要不断提 高磁选及浮选水平， 但是任何技术是有限度的， 而 且选矿成本也将随着 酸不溶物含量的下降而上升； 至于煤灰对一次铁粉酸不溶物的影响， 目 前环形布料以及对烧成的铁锭进行清扫已最大程度地降低了煤灰对一次 铁粉的影响， 但仍有少量的煤灰进入一次铁粉中。 0004 现有技术中， 有一种采用铁精矿与降渣剂混合粗还原的新方法可使 酸不溶物质 量分数降低， 但是此种方法所需降渣剂含量较大。

8、， 且制备过 程工序繁琐， 效率略低， 且降低 酸不溶物质量分数的效果不太理想。 发明内容 0005 鉴于以上分析， 本发明旨在提供一种降低铁原料中酸不溶物含量的 铁粉制备方 法， 通过采用铁精矿与碱金属化合物混合的方法， 使得碱金 属化合物与酸不溶物发生化学 反应， 生成盐酸可溶解的物质， 降低酸不 溶物的质量分数。 解决现有工艺制备过程工序繁 琐、 降低酸不溶物的质 量分数效果较差的问题。 0006 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的： 0007 本发明提供了一种降低铁原料中酸不溶物含量的铁粉制备方法， 该 制备方法包 括如下步骤： 0008 步骤1： 将碱金属化合物配入铁精矿粉中；。

9、 0009 步骤2： 将配好的铁精矿粉及煤粉装入到还原罐内； 0010 步骤3： 在隧道窑内进行预热、 恒温以及冷却； 说明书 1/5 页 3 CN 110029200 A 3 0011 步骤4： 将一次铁锭从还原罐内取出， 并进行清扫； 0012 步骤5： 将铁锭破碎； 0013 步骤6： 进行磁选分离少量煤粉和煤灰。 0014 在一种可能的设计中， 步骤1中的碱金属化合物是氢氧化钠、 氢氧 化钾、 钠盐、 钾 盐中的一种或多种。 0015 在一种可能的设计中， 步骤1中的碱金属化合物中的Na离子质量分 数和K离子质 量分数之和为0.31。 0016 在一种可能的设计中， 步骤1中碱金属化合。

10、物的平均粒度为100200 目。 0017 在一种可能的设计中， 步骤2中的装料采取环形布料， 中心层是煤 粉， 环形层是配 好的铁精矿粉， 最外层为煤粉。 0018 在一种可能的设计中， 步骤3中的恒温温度为11501180， 恒温 段时间为20- 24h。 0019 在一种可能的设计中， 步骤3中预热段的时间为20-24h； 冷却段的 时间为20-24h。 0020 在一种可能的设计中， 步骤5中， 将铁锭破碎到20目以下。 0021 本发明还提供了一种采用上述制备方法制得的铁粉， 铁粉中的酸不 溶物的质量 百分比不大于0.12。 0022 本发明还提供了一种采用上述铁粉制得的烧结件， 烧。

11、结件的抗弯强 度为1040- 1080MPa。 0023 本发明至少可实现如下有益效果之一： 0024 (1)本发明提供的降低铁原料中酸不溶物含量的制备方法， 通过采 用铁精矿粉与 碱金属化合物混合的方法， 使得碱金属化合物与酸不溶物 发生化学反应， 生成盐酸可溶解 的物质， 降低酸不溶物的质量分数， 同 时还可以提高还原铁粉产品的纯度， 进而改善产品 的物理性能及烧结件 的力学性能， 应用前景良好。 0025 (2)本发明提供的降低铁原料中酸不溶物含量的制备方法， 不需要 改变现有工艺 生产流程， 对设备能力要求低， 降低酸不溶物的质量分数 的效果显著， 可以在工业生产中 广泛应用。 002。

12、6 本发明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， 或者通过实施本发明而了解。 本发明的目的 和其他优点可通过在所写的说明 书、 权利要求书以及具体实施方式中所 特别指出的方法来实现和获得。 具体实施方式 0027 下面结合实施例对本发明作进一步说明， 本发明的实施例可用于阐 释本发明的 原理。 0028 本发明提供的降低铁原料中酸不溶物含量的制备方法的原理为： 0029 铁粉中盐酸不溶物主要指的是SiO2和刚玉结构的Al2O3， 由于SiO2和Al2O3熔点高、 硬度大， 对铁粉的烧结产生不利影响。 本发明采用碳酸 钠、 碳酸钾、 硫酸钠、 硫酸钾。

13、、 氢氧化 钠、 氢氧化钾等碱金属化合物， 用它们与SiO2、 Al2O3发生化学反应生成可溶于盐酸的物质。 以碳酸钠为 例： 0030 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2(g) 说明书 2/5 页 4 CN 110029200 A 4 0031 Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2(g) 0032 这样在隧道窑加热和还原过程中， 将铁粉中的SiO2、 Al2O3转变为熔 点低、 硬度小 的Na2SiO3和NaAlO2， 这些物质用盐酸是溶解的， 因此将 盐酸不溶解的SiO2、 Al2O3转变为了 盐酸溶解的Na2SiO3和NaAlO2， 因 此可以有效的降低铁粉中的盐酸不。

14、溶解物。 0033 在上述理论指导下， 根据隧道窑一次铁粉的工艺参数及铁粉质量的 要求， 配入铁 精矿粉中最佳的Na离子质量分数或K离子质量分数为 0.31， 碱金属化合物的平均粒 度为100目200目。 0034 本发明提供的一种降低铁原料中酸不溶物含量的铁粉制备方法如 下： 0035 步骤1： 将碱金属化合物配入铁精矿粉中； 0036 步骤2： 将配好比例的铁精矿粉及煤粉按照隧道窑的装料方式装入到 还原罐内； 0037 步骤3： 按照隧道窑的加热工艺制度在隧道窑内进行预热、 恒温以及 冷却等过程； 0038 步骤4： 将一次铁锭从还原罐内取出， 并进行清扫； 0039 步骤5： 将铁锭破碎。

15、到20目以下； 0040 步骤6： 进行磁选分离少量煤粉和煤灰， 得到铁粉。 0041 具体的， 步骤1中的碱金属化合物可以是Na2CO3、 K2CO3、 NaOH、 KOH、 K2SO4中的一种 或多种。 0042 具体的， 步骤1中的碱金属化合物中的Na离子质量分数和K离子 质量分数之和为 0.31， 此种配比情况下， 酸不溶物与碱金属化合物 的化学反应进行充分， 可以最大 程度降低酸不溶物的含量。 0043 具体的， 步骤1中碱金属化合物的平均粒度为100目200目。 0044 其中步骤2中的装料采取环形布料方式进行布料， 中心层是煤粉， 环形层是配好 的铁精矿粉， 最外层为煤粉。 00。

16、45 具体来说， 步骤3中的预热段的时间为24h； 恒温温度为 11501180， 恒温段 时间为24h； 冷却段的时间为24h。 在这样的工 艺下制得还原铁粉符合国家标准并有较好的 物理性能。 0046 具体的， 不同的窑长， 工艺制度有所差别的， 但不影响本发明加入 的碱金属化合 物对降低盐酸不溶解物的作用效果。 0047 具体的， 采用上述制备方法得到的铁粉中的酸不溶物的质量百分比 为0.08 0.12。 0048 实施例1-8 0049 本发明在年产2万吨一次铁粉的隧道窑上进行实施例， 实施例1-8 采用部分还原 罐子做试验， 采用的铁精矿粉全铁含量71.3， 盐酸不溶物 含量0.25。

17、； 煤粉采用无烟粉 煤， 平均粒度100目200目， 固定碳含量74， 挥发份8， 灰分12； 采用的碱金属化合物 为分析纯度(99)， 平均粒度为100200目。 隧道窑恒温段温度为1150， 预热段时间为 24h、 恒温段时间为24h、 冷却段时间为24h。 将一定比例的碱金属化合物配入 铁精矿粉里， 配入的Na离子质量分数和K离子质量分数之和为 0.31； 将配好比例的铁精矿粉及煤 粉按照隧道窑的装料方式加入到 还原罐内； 窑恒温1150， 预热段24、 恒温段24h、 冷却段 24h； 将一 次铁锭从还原罐内取出， 并进行清扫， 并将铁锭破碎到20目以下进行磁 选分离 少量煤粉和煤灰。。

18、 最后取样分析铁粉里的盐酸不溶物。 说明书 3/5 页 5 CN 110029200 A 5 0050 对比例1 0051 本发明对比例1采用的铁精矿粉与煤粉与实施例一致， 工艺参数一 致， 唯一不同 之处是对比例未添加碱金属化合物。 0052 实施例1-8与对比例1的实验参数及结果见表1。 0053 表1 实施例1-8与对比例1的实验参数及结果 0054 0055 表1为实施例1-8及对比例1的实验参数及结果， 由表1可以看出， 在不添加碱金属 化合物时， 铁粉的盐酸不溶物含量为0.35； 通过碱金属 化合物的添加， 可以降低铁粉中 的盐酸不溶物含量， 当添加的Na离子质 量分数和K离子质量。

19、分数之和为0.31时， 可以 显著降低盐酸不溶物的 含量至0.12以下。 0056 实施例9 0057 本实施例提供了一种采用上述实施例3的方法制备得到的铁粉经过 二次还原后 烧结成零件， 零件的抗弯强度为1040MPa。 0058 实施例10 0059 本实施例提供了一种采用上述实施例6的方法制备得到的铁粉经过 二次还原后 烧结成零件， 零件的抗弯强度为1080MPa。 0060 对比例2 0061 对比例2采用上述对比例1的方法制备得到的铁粉经过二次还原后 烧结成零件， 零件的抗弯强度为1010MPa。 0062 实施例9-10和对比例2的烧结零件的的力学性能结果见表2， 由表2 可以看出。

20、， 采 用实施例3和6制备的铁粉经过二次还原后烧结成的零件 的抗弯强度为1040-1080MPa， 采 说明书 4/5 页 6 CN 110029200 A 6 用对比例1的方法制备得到的铁粉经过 二次还原后烧结成的零件的抗弯强度为1010MPa； 可见采用本发明提供 的降低铁原料中酸不溶物含量的铁粉制备方法， 通过采用铁精矿粉 与碱 金属化合物混合的方法， 使得碱金属化合物与酸不溶物发生化学反应， 生成盐酸可 溶解的物质， 降低酸不溶物的质量分数， 可以提高还原铁粉 产品的纯度， 改善产品的物理 性能及烧结件的力学性能。 0063 表2 实施例9-10与对比例2的力学性能对比表 0064 0。

21、065 0066 综上所述， 本发明旨在提供一种降低铁原料中酸不溶物含量的铁粉 制备方法， 通 过采用铁精矿粉与碱金属化合物混合的方法， 使得碱金属 化合物与酸不溶物发生化学反 应， 生成盐酸可溶解的物质， 降低酸不溶 物的质量分数， 同时还可以提高还原铁粉产品的 纯度， 进而改善产品的 物理性能及烧结件的力学性能， 应用前景良好； 本发明提供的降低 铁原 料中酸不溶物含量的制备方法， 不需要改变现有工艺生产流程， 对设备 能力要求低， 降低酸不溶物的质量分数的效果显著， 可以在工业生产中 广泛应用。 0067 以上所述， 仅为本发明较佳的具体实施方式， 但本发明的保护范围 并不局限于 此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内， 可轻易想到的变化或替 换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 说明书 5/5 页 7 CN 110029200 A 7 。