[發明專利]一種制備金屬粉末的方法及制備金屬粉末的節能型推舟式氫氣還原爐

有效

• 申請號: 202010989640.5
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112077333B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 趙景學;畢琨
• 申請（專利權）人: 成都新世佳材料科技有限公司
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

本發明公開一種制備金屬粉末的方法及制備金屬粉末的節能型推舟式氫氣還原爐，本發明中的金屬氧化粉末依次經過第一加熱區段和第二加熱區段，金屬氧化粉末在第一加熱區段與高溫還原反應剩余的氫氣發生預還原反應，讓金屬氧化粉末形成亞金屬狀態；進行預還原反應的金屬氧化粉末再在第二加熱區段繼續進行高溫還原反應，高溫還原反應結束后得到金屬粉末。本發明一方面提高了氫氣的利用率，采用所述的節能型推舟式氫氣還原爐制備金屬粉末氫氣消耗量是傳統氫氣還原爐的2/3；另一方面，通過先對金屬氧化粉末進行預還原讓金屬氧化粉末形成亞金屬狀態，降低了金屬粉末高溫還原反應的發生的難度。

技術領域

本發明屬于金屬粉末制備，具體涉及一種制備金屬粉末的方法及制備金屬粉末的節能型推舟式氫氣還原爐。

背景技術

由于絕大部分金屬的氧化物相對于單質金屬來說更為穩定，因此，在自然界中金屬多以氧化物的形式存在，隨著現代工業的發展需求，尤其是現代粉末冶金技術的高速發展，自上個世紀30年代化的高純金屬粉末被發現后，由于其特殊的性能，高純金屬粉末被應用到各個領域中，增大了市場對化的高純金屬粉末的需求。然而，如何大批量的制取高純又的金屬粉末成為生產企業的一個難題。

針對上述問題，基于如圖6所示的現有的傳統氫氣還原爐用氫氣在高溫狀態還原金屬氧化粉末來制備金屬粉末存在以下問題：

(1)采用如圖6所示傳統氫氣還原爐用金屬氧化粉末制備金屬粉末時，傳統的制備方法是直接將金屬氧化粉末與氫氣在高溫下進行還原獲得金屬粉末。但是，整個高溫還原過程中并非所有的氫氣與金屬氧化粉末發生了高溫還原，從而導致部分未參與反應的氫氣被排出，造成了能源的浪費，同時還增加了金屬粉末的制備成本。

(2)若制備的金屬粉末為微米級時，高溫態金屬粉末在在冷卻過程以及冷卻后發生自燃現象，一方面造成了一定的安全隱患，另一方面難以獲得微米級金屬粉末、尤其是要制備25微米以下的金屬粉末時，在冷卻過程中極度容易發生自燃，幾乎沒有獲得25微米以下金屬粉末的可能性。

發明內容

基于上述存在的問題，本發明的目的之一是提供一種低制備成本的粒徑為1-25μm金屬粉末的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種制備金屬粉末的方法，金屬氧化粉末首先依次與還原氣體發生預還原和高溫還原后獲得高溫態金屬粉末，然后將高溫態金屬粉末冷卻后獲得包含平均粒徑為1-25μm的金屬粉末；其中，所述高溫態金屬粉末在冷卻初始時與鈍化氣體發生鈍化使高溫態金屬粉末的表面生成一層保護層；高溫還原剩余的還原氣體與金屬氧化粉末發生預還原。

優選地，所述還原氣體為H₂；所述預還原的溫度為450-800℃；所述高溫還原的溫度為500-850℃；所述金屬氧化粉末預還原和高溫還原的時間共計8-18h。

本發明的另一目的是提供一種用于制備金屬粉末的節能型推舟式氫氣還原爐，該節能型推舟式氫氣還原爐包括上層爐管、下層爐管、轉運機構、加熱元件；

所述上層爐管包括第一加熱區段，其中，所述上層爐管用于進料并在加熱元件的配合下用于金屬氧化粉末在第一加熱區段進行預還原；

所述下層爐管包括第二加熱區段和冷卻區段，其中，所述下層爐管用于冷卻后金屬粉末出料以及高溫態金屬粉末在冷卻區段進行鈍化和冷卻；還與所述加熱元件配合讓金屬氧化粉末在第二加熱區段進行高溫還原；其中，加熱元件直接對下層爐管的第二加熱區段進行加熱；

所述轉運機構用于將預還原后的金屬氧化粉末移至下層爐管中；

其中，所述第二加熱區段的溫度比第一加熱區段的溫度高10-50℃。