[发明专利]一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的设备及方法

权利要求书

1.一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的设备，其特征在于：包括粉末储存库(4)、气力输送单元(5)和不锈钢板(6)，所述粉末储存库(4)的出料口连接气力输送单元(5)，气力输送单元(5)的粉末喷射端对准不锈钢板(6)，粉末储存库(4)内还原铁粉通过气力输送单元(5)运送至不锈钢板(6)进行表面纳米化处理。

2.根据权利要求1所述的一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的设备，其特征在于：所述气力输送单元(5)包括喷嘴(7)、泵体(8)、射流调节装置(9)、气化装置(10)和风机(11)；泵体(8)一端连接喷嘴(7)，另一端连接风机(11)，泵体(8)还设置射流调节装置(9)和气化装置(10)；所述风机(11)产生高速气流在泵体(8)混合室内连续进行引射作用，最终输送还原铁粉至喷嘴(7)。

3.根据权利要求1或2所述的一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的设备，其特征在于：还包括输送机(2)和提升机(3)，不锈钢板(6)处设置铁粉收集罩，该收集罩底部设置卸料阀(1)，且收集罩下方设置输送机(2)，输送机(2)连接提升机(3)，提升机(3)输送铁粉至粉末储存库(4)。

4.一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的方法，其特征在于，其步骤为：

步骤一、将铁鳞或精矿粉还原获得高纯还原铁粉；

步骤二、将步骤一所得高纯还原铁粉经气力输送单元(5)以一定喷射速率喷射到不锈钢板(6)上；

步骤三、对步骤二中的铁粉经收集罩收集，通过卸料阀(1)、输送机(2)和提升机(3)运送至粉末储存库(4)中，再通过气力输送单元(5)运送至不锈钢板(6)进行表面纳米化处理，形成粉末输送-表面处理的循环。

5.根据权利要求4所述的一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的方法，其特征在于：步骤一中，所述铁鳞或精矿粉的粒度为0.1-0.35mm，其经三段氢气还原得到的高纯还原铁粉为树枝状或扁平状，松装密度为2.7-3.0g/cm³、金属铁含量≥99.1％、盐酸不溶物≤0.20％，粒度为20-200μm。

6.根据权利要求4或5所述的一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的方法，其特征在于：步骤二中还原铁粉向不锈钢板(6)喷射的速度为0.5～2.2m/s，表面处理后铁粉的粒度为20-75μm。

7.根据权利要求6所述的一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的方法，其特征在于：气力输送单元(5)处理量L与喷嘴处罩口直径D、铁粉喷射速度V₀，满足下面公式：

F＝k×πD²×0.25

L＝F×V₀×3600

式中，F为喷嘴处罩口面积；k为罩口样式常数。

8.根据权利要求7所述的一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的方法，其特征在于：步骤二中铁粉喷射速度V₀与铁粉表面纳米晶厚度H、处理铁粉的总时长T，满足下面公式：

H＝(0.0062～0.01708)×T^(1.56168～2.71769)(0＜T≤12h)

H＝(-2.831～-2.419)+(0.3235～0.3577)×T-(0.00516～0.00231)×T²(12h≤T≤36h)

H＝-0.705×exp(-V₀/0.632)+5.896(36h≤T)。

9.根据权利要求8所述的一种对还原铁粉进行高效循环表面纳米化的方法，其特征在于：气力输送单元(5)处理量L与表面纳米化处理铁粉的总时长T、高纯还原铁粉处理总质量M满足下面公式：

L＝πr²×V₁×3600

M＝L×T

式中，r为气力输送出口管半径；V₁为气力输送出口管内风速。