一种粉末冶金用还原铁粉的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于粉末冶金领域，具体地，本发明涉及一种粉末冶金用还原铁粉的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 铁粉是消耗量最大的粉末冶金原料之一。由于铁粉总产量的70%~80%用于粉 末冶金，因此铁粉的生产状况与规模，铁粉的品种、质量及成本，对粉末冶金工业的发展都 有重要影响。
[0003] 还原铁粉的制备是利用气体或固体燃料作为还原剂，将铁矿精矿粉、低碳沸腾轧 钢铁鳞等高纯铁氧化物在固体状态下还原成一种金属化程度相当高的铁产品的工艺过程， 还原铁粉的全铁含量超过98. 5%以上。国外80~90%的还原铁粉都是以超纯铁精矿粉为 原料进行生产的，而我国生产铁粉的主要原料95%是以轧钢厂沸腾钢为主的低碳铁鳞，但 用于还原铁粉的铁鳞资源却越来越少。因此我国还原铁粉的生产只有另劈新路。
[0004] 国内20世纪80年代中期以来，对山西左权、本溪南分的铁精矿粉进彳丁了尚纯铁精 矿粉生产还原铁粉的初期试验研宄，取得了较好的成果，但在铁精矿提纯方面，由于工艺技 术不完善，导致还原铁粉杂质含量高，难以达到TFe品位>71. 5 %的要求，大大阻碍了铁粉 在用途上的拓宽。
[0005] 申请号为CN201010613426. 6的专利提出了一种采用超纯铁精矿直接还原制取粉 末冶金用还原铁粉的方法。这种方法的产品具有纯度高、含碳量低、压制性好等优势，但是 工艺对原料超纯铁精矿的纯度要求很高，因此，此技术受原料限制很大，很难大规模普及。
[0006] 申请号为CN201010501580. 4的专利提出的技术方案为酸再生铁粉、铁鳞和焦粉 按一定配比混匀压制成型后，在密封坩埚中1300°C条件下保温8h，冷却后得到海绵铁。此 发明采用酸再生铁粉代替部分铁鳞得到了海绵铁粉，节约了成本，但是也存在铁金属化率 低，TFe含量低于98. 5%，酸再生铁粉不具有普遍性等问题。
[0007] 综上所述，随着轧钢铁鳞资源的减少，用轧钢铁鳞为原料制备优质还原铁粉存在 原料短缺问题。由于我国铁矿资源存在贫、细、杂的特点，很难得到超纯铁精矿，从而导致以 超纯铁精矿为原料制备还原铁粉同样存在原料品位低，难以超纯化等问题。因此，找到一种 流程短、工艺简单、对原料适应广泛的优质铁粉制备工艺具有重要意义。
【发明内容】
[0008] 本发明针对现有以铁鳞和高纯铁精矿制备粉末冶金用还原铁粉原料成本高、能耗 高等问题，提供一种原料来源广泛、能耗低、工艺条件简单的粉末冶金用还原铁粉制备方 法，为粉末冶金用还原铁粉的制备提供了一条有效的途径。
[0009] 本发明的粉末冶金用还原铁粉的制备方法是以多种廉价含铁物料为原料，经过直 接还原得到一次还原铁粉，然后高温氧化脱碳，酸洗除杂、钝化干燥后的到粉末冶金用还原 铁粉。
[0010] 本发明的一种粉末冶金用还原铁粉的制备方法包括以下步骤：
[0011] (1)将含金属铁原料经过粉碎后依次进行磨矿和磁选，得到一次除杂铁粉；
[0012] (2)将步骤⑴得到的一次除杂铁粉在惰性气氛或弱氧化气氛中进行脱碳焙烧， 得到脱碳焙烧产物；
[0013] (3)将步骤⑵得到的脱碳焙烧产物进行磨矿和重选后得到脱碳铁粉；
[0014] (4)将步骤（3)得到的脱碳铁粉进行酸洗除杂，得到酸洗铁粉；
[0015] (5)将步骤（4)得到的酸洗铁粉洗涤至中性，然后依次进行过滤、干燥、筛分和合 批，得到最终铁粉。
[0016] 根据本发明的制备方法，步骤（1)所述含金属铁原料为低品位铁粉、钢渣或者由 含氧化铁原料进行还原焙烧后的产物。所述含金属铁原料的金属铁含量优选10~98wt %， 磷含量不大于〇. 3wt%;其中，当金属铁含量在70~98wt%之间时，可以省去步骤（1)直接 从步骤（2)开始制备，即将含金属铁原料直接在惰性气氛或弱氧化气氛中进行脱碳焙烧， 并进一步依次进行步骤（3)_(5)的处理获得高品位的铁粉。
[0017] 根据本发明所述的制备方法，满足上述条件的含氧铁原料包括铁精矿或含氧化铁 废澄。例如，铁精矿可以是磁铁矿精矿、f凡钦磁铁矿精矿、赤铁矿精矿、棚铁矿精矿、菱铁矿 精矿和酸再生铁精矿等中的一种或几种；含氧化铁废渣可以是瓦斯泥、钢铁烟尘和硫酸烧 渣等中的一种或几种。
[0018] 根据本发明所述的制备方法，所述将含氧铁原料进行还原焙烧步骤中的还原焙 烧包括气基还原或煤基还原等，只要可以把氧化铁还原成金属铁均可，还原温度可以在 1000°C到1300°C之间。铁的还原度越高越好，还原度应不低于60%。
[0019] 根据本发明所述的方法，步骤（1)所述的磨矿和磁选为湿式磨矿和湿式磁选，磁 场强度优选为60~300mT。
[0020] 根据本发明所述的制备方法，步骤（2)所述的惰性气氛为氮气；所述弱氧化气氛 为氮气，与二氧化碳、水蒸气和氧气三种含氧气体中的一种或几种混合后的混合气体。其 中，使用弱氧化气氛时，氮气所占体积比例不小于75 %。
[0021] 根据本发明所述的制备方法，步骤（2)所述的脱碳焙烧温度为850~1KKTC ;脱 碳焙烧时间〇. 5~4h。
[0022] 根据本发明所述的制备方法，步骤（4)所述酸洗的酸洗溶液的pH在0. 5~5之间， 无H2S气体溢出时（无臭鸡蛋气味）为酸洗终点。
[0023] 根据本发明所述的制备方法，步骤（4)所述的酸洗过程采用的酸洗溶液包括盐 酸、硫酸和硝酸溶液中的一种或几种。
[0024] 根据本发明所述的制备方法，步骤（5)所述的过滤为快速过滤，所述的干燥为低 温真空干燥。
[0025] 本发明提出了一种粉末冶金用还原铁粉的制备方法，与现有的以铁鳞和高纯铁精 矿为原料的工艺相比，具有明显的优越性：
[0026] (1)与传统工艺以铁鳞和超纯铁精矿为原料相比，本发明以含金属铁的物料为原 料，原料来源广泛、价格低廉。
[0027] (2)本发明采用湿式选矿除杂，降低对物料还原度的要求，可以采用能耗低的还原 设备代替传统的高能耗隧道窑。
[0028] (3)本发明选用非氢气还原脱碳，酸洗除杂，产品的杂质含量更低。
[0029] (4)与传统工艺磷含量必须小于0. 03%相比，本发明对磷含量超标的原料也有一 定的适应性。
【具体实施方式】
[0030] 本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的 替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子 而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
[0031] 实施例1
[0032] 原料为辽宁含硼磁铁矿精矿，其TFe含量为53. 01%、P含量为0. 04%，将铁精矿 与20 %煤混合在一起，在马弗炉中1000°C的温度下保温5h后冷