[发明专利]一种氢还原制备金属粉的方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及氢还原及粉末冶金制备技术领域，尤其涉及一种氢还原制备金属粉的方法。

背景技术

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。

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)→烘干→磁选→粉碎→筛分→装罐→进入一次还原炉→海绵铁。二次精还原流程：海绵铁→清刷→破碎→磁选→二次还原炉→粉块→解碎→磁选→筛分→分级→混料→包装→成品。用还原法所生产的优质铁粉，各项参数达标，Fe≥98％，碳≤0.1％，磷和硫都小于0.03％，氢损为0.1％～0.2％。

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。

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。

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。

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。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明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。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种氢还原制备金属粉的方法，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。

进一步的，步骤S1中，所述粘结剂为有机粘结剂。