[發明專利]低成本制備超細鐵粉的方法

無效

• 申請號: 201210219328.3
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102728844A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 宋乙峰;涂元強;柳長福;蔡捷;白會平
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

技術領域

本發明涉及一種低成本制備超細鐵粉的方法，屬于超細粉體制造技術領域。

背景技術

超細鐵粉通常是指顆粒粒徑小于10?μm的鐵粉，與普通鐵粉相比，具有非常大的比表面積，極高的反應活性，以及獨特的光、電、磁等性能，是一種高附加值的功能粉體材料。近年來，超細鐵粉已廣泛應用于制造高性能的粉末冶金零件，隨著超細鐵粉逐步應用到磁性材料、催化劑、藥性焊絲等領域，超細鐵粉的市場需求不斷擴大，價格高出普通鐵粉3~5倍，具有良好的經濟效益。因此，許多研究者都致力于超細鐵粉制造方法的研究。

通過冶金工業信息標準研究院對國內外的文獻資源進行檢索，查閱到的超細鐵粉制備方法包括高能球磨法、真空蒸發法、濺射法、羰基法等。日本激光物理研究所以FeCO₅為原料，采用脈沖紅外線激光高溫分解的方法制備顆粒直徑為1～100?nm納米級超細鐵粉的工藝及制備方法，該方法制備的超細鐵粉顆粒尺寸小，性能優異，但原料價格高且需要脈沖紅外線激光，難以實現批量生產。沈陽工業大學采用直流電弧等離子體法連續制備超細鐵粉，雖然提高了產率，但設備昂貴，導致成本高。上海大學開發的一種微米級鐵粉的制備方法，是將Fe₂O₃粉末經過研磨、烘干、加熱、還原，最終得到粒度為0.28～3μm的鐵粉，該方法前工序需要將普通Fe₂O₃粉末進行球磨和烘干處理，導致工藝流程增加，而且只能間斷式生產，因而產量有限。

綜上所述，現有的超細鐵粉制備方法，由于原料價格高、設備復雜、反應條件苛刻或不能連續生產等諸多原因，難以實現大規模工業化生產，目前還沒有開發出一種低成本制備超細鐵粉的方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有超細鐵粉制備方法存在原料價格高、設備復雜、反應條件苛刻或不能連續生產等問題，本發明提供一種低成本制備超細鐵粉的方法，實現低成本、連續、批量生產超細鐵粉。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案是：

一種低成本制備超細鐵粉的方法，其特征在于：使用鋼鐵廠回收提純的鐵紅作原料，其Fe₂O₃含量大于99%、粒徑范圍為1000目～5000目；原料經加料裝置從流化床上部輸送給流化床，供氣裝置從流化床底部通入還原氣和保護氣，氣體經流化床內的氣體分布板后使原料流化；同時攪拌裝置通過流化床內的槳葉轉動改善原料的流化狀態，增強氣固接觸，提高反應效率；加熱裝置使流化床內溫度達到還原溫度，之后，流化床內開始還原反應，Fe₂O₃被還原成Fe；還原完成后，關閉還原氣體，增大保護氣的流速，氣速超過終端速度后，鐵粉從上部被吹出流化床并進入分離裝置，對經過分離后的產品進行儲存，并同時對分離出的尾氣進行處理。

按上述技術方案，所述的流化床由不銹鋼管焊接制造并豎直設置，床體頂端用法蘭連接，并用耐熱膠墊密封，床體中部焊接氣體分布板，分布板采用金屬燒結網；電機安裝在流化床頂部，電機轉軸連接攪拌槳，攪拌槳的連桿穿過流化床頂端的中心孔伸入床內，攪拌槳底端靠近分布板；流化床底部的進氣口接供氣裝置；流化床安裝在電爐的爐膛正中央，電爐加熱時保證床內溫度均勻。

按上述技術方案，所述的還原氣為工業煤氣，主要成分為H₂和CO；保護氣采用氮氣。

按上述技術方案，鐵粉被吹出流化床后進入旋風分離器，在旋風分離器中氣體和固體發生分離，鐵粉從旋風分離器下端被輸送至儲存裝置冷卻并儲存，尾氣從上端排氣口經布袋除塵后排出。

按上述技術方案，還設置有控制系統對加料量、氣體流速、攪拌轉速、加熱溫度和加熱時間進行調節，保證流化床內還原過程連續穩定進行。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

（1）本發明采用鋼鐵廠回收提純的鐵紅作原料，原料來源充足，且該原料顆粒粒徑尺寸為微米級，顆粒粒徑小，從而省去了傳統方法中球磨工藝，有力地降低了原料成本。

（2）本發明設計并制造了一套帶攪拌的流態化還原裝置，整套裝置結構簡單，易于操控，在流化床中加入攪拌，通過攪拌促進原料顆粒的流態化，增強了氣固接觸，提高了反應效率；同時，保證原料在還原溫度下維持流化狀態，反應效率高，反應時間短，生產成本低。同時通過螺旋加料器自動加料、高速氣體吹出鐵粉和旋風分離器分離鐵粉，實現了超細鐵粉的連續制備。本發明真正實現了低成本、連續、批量生產超細鐵粉，經過設備放大后，利用該方法可實現超細鐵粉的大規模工業化生產。