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制备还原铁粉的三要素是什么

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  制备还原铁粉的三要素:

  还原法制备铁粉在工业上应用广泛。其制造工艺和设备相对简单,适合本地生产。它的原料也很广泛,如废铁、氧化铁皮等废弃物,也可以直接用优质铁矿石制备;还原剂可以是广泛使用的木炭。

还原铁粉

  1.原料

  铁粉的纯度和粒度取决于原料的纯度和粒度,所以要注意原料的选择。原料的粒度可以通过研磨和筛分来控制。一般来说,可以使用小于0.4 mm的颗粒。对纯度影响较大的是原料中二氧化硅的含量,硅含量较高的原料不能产生较好的铁粉(即金属铁含量较高的那些)。原料中的大部分泥沙可以通过洗涤过程去除。如果原料收集的地方(如轧钢车间)能保持清洁,尽可能避免泥砂的渗入,对铁粉的生产会有很大的帮助。

  低硅含量的钢铁磷沸腾是制造优质铁粉的良好原料。木炭价格便宜(舞钢的碳灰分低),是很好的固体还原剂;当然炭黑更好,但是成本更高。

  2.还原剂

  还原剂有两种:气体(如天然气、转炉煤气等)和固体(如碳黑、木炭等),也可以两者结合使用。使用气体还原剂时(氢气和一氧化碳含量越高越好,含有的二氧化碳、水蒸气和氧气越少越好),还原剂从表面向内部还原,还原的金属铁容易烧结,透气性差,会影响气体的持续渗透,所以还原后的碎片厚度受到一定程度的限制,也影响生产速度。采用固体还原剂,由于还原气体直接从还原废料内部产生,即氧化铁与还原剂反应,提高了还原材料的渗透性,从而增加了还原废料的厚度,改善了还原情况,提高了生产速度。同时还原铁粉松散,容器层被研磨粉碎。使用的固体还原剂(如木炭)的灰分越低越好(检查灰分的方法是取一定量的木炭粉,高温烧几个小时,然后残渣较少,也就是说灰分较少),因为灰分必然会混入铁粉,从而降低铁粉的纯度。

  使用固体还原剂时,往往很难掌握掺入的碳的适量。如果掺入的碳量少,还原不完全,残留碳多,对铁粉纯度不利。如果同时使用还原性气体和固体还原剂,也就是说混合的固体碳不足以完全还原所有的氧化铁(如添加10-15%的碳),而未还原的氧化铁则通过还原性气体还原,这样还原后的废钢仍能保持良好的透气性,可以避免还原不完全或残留碳的问题,获得金属铁含量较高的铁粉。

  固体还原剂的颗粒越小越好,因为细粉具有较大的表面积,即与氧化铁的接触面大,易于反应,有利于还原;但是破碎的成本必然会增加,与成本相矛盾。一般来说,研磨到小于0.075毫米是令人满意的。

还原铁粉

  3.还原工艺

  原料准备好后,先混合,然后在1000-1100保温3-4小时,还原过程一般即可完成。如果还原温度高于1100,铁粉粘结紧密(即烧结不好),增加了破碎难度;如果温度低,还原时间变长,影响生产速度,甚至不能完全还原。

  如果掺入更多的碳,铁粉中会剩下更多的碳,甚至肉眼可以看到黑色的碳粉。除了减少混入的碳量,空气分离(因为木炭相对较轻,铁粉和木炭可以通过风力分离)和磁分离也可以进行,以去除大量残留碳并提高纯度

  在还原过程的较后阶段,也就是冷却阶段,要避免铁粉的再氧化,否则铁粉会失效,至少不可能获得更好的铁粉。如果采用气体还原或固气联合还原法,可以避免再氧化的危险,但需要密封的保护工具,而加热法只是适合管式电炉,不适合普遍应用。

  目前很多地方使用密封搪瓷管还原铁粉,就是把原料放在搪瓷管里,然后用火密封,可以减少漏风。因为其加热方式不限,值得研究推广。如果根据反射炉的类型,将废气从水平烟道中浓缩去除,将还原铁粉放入这个烟道中,在废气的保护下逐渐冷却,这样可以降低铁粉的重氧化程度。其主要缺点是温度不易控制,搪瓷锅内外温度有一定差异。

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