[發明專利]一種基于電磁場作用下的粉末冶金鐵粉制備方法

有效

• 申請號: 202110603534.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113351872B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 郭正啟;朱德慶;潘建;楊聰聰;董韜
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04;B22F9/22;C21B13/08;C22B1/02;C22B1/24
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

1.一種基于電磁場作用下的粉末冶金鐵粉制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)：造球

將高純磁鐵精礦進行高壓輥磨，然后與有機粘結劑混勻后，進行造球，得到生球；

步驟(2)：預熱和焙燒

將步驟(1)制得的生球在鏈篦機-回轉窯中干燥、預熱和焙燒，獲得強度較高的焙燒球團；

步驟(3)：還原

將步驟(2)制得的焙燒球團分批配入還原劑，在回轉窯中進行還原反應，得到金屬化的球團；

所述步驟（3）中：所述的還原劑為煙煤，所述的還原劑的粒度為5~25mm；配入的還原劑總量與球團質量之比為0.5:1~1:1；還原溫度介于900~1150℃，回轉窯還原總時間為2~3h；

所述的還原劑是分段加入，并進行分段還原的，具體的工藝為：還原過程中，首先加入還原劑為球團礦質量的0.1~0.2:1，然后在900℃還原0.5~1h，還原結束后，溫度迅速升溫至1000℃，還原劑與球團的質量比為0.1~0.2:1，還原時間為0.5~1h；然后繼續升溫至1100~1150℃，同時加入剩余的還原劑，還原時間為1h~1.5h；

步驟(4)：電磁協同調控

將步驟(3)制得的金屬化球團放在外加磁場的中頻感應爐中，在氮氣氣氛下進行加熱，得到熱處理后的球團；

所述步驟（4）中，磁場強度為5~10T，頻感應爐的頻率為1500Hz,?加熱溫度為1300~1400℃，加熱時間為20~40min，加熱過程通入N₂保護，其流量為2L/min；

步驟(5)：篩分、破碎和磨礦

將步驟(4)制得的熱處理后的球團進行篩分、破碎，然后磨細，得到一次還原鐵粉；

步驟(6)：氫還原

將步驟(5)得到的一次還原鐵粉進行氫還原，獲得粉末冶金鐵粉。

2.根據權利要求1所述的基于電磁場作用下的粉末冶金鐵粉制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，高壓輥磨至礦粉粒度小于0.074mm占80%以上，比表面積不低于1500cm²/g；有機粘結劑為聚丙烯酰胺，有機粘結劑添加劑量為高純磁鐵精礦質量的0.1%~0.3%；造球采用圓盤造成球機進行造球，造球水分7～9wt.?%，造球時間8min～12min，所述的生球的粒度為8~16mm。

3.根據權利要求1所述的基于電磁場作用下的粉末冶金鐵粉制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，具體步驟為：生球首先在鏈篦機中進行干燥，干燥后的球團進行預熱處理，得到高溫預熱球團，高溫預熱球團直接熱裝送入回轉窯內進行焙燒，得到焙燒球團。

4.根據權利要求3所述的基于電磁場作用下的粉末冶金鐵粉制備方法，其特征在于，生球在鏈篦機中的料層高度60~80mm；干燥溫度為300~350℃，干燥時間5~6?min；預熱溫度為800~900℃，預熱時間為8~12?min；焙燒溫度為1200~1250℃，焙燒時間為15~20min；預熱球團抗壓強度大于600N/個，焙燒球強度超過2500N/個。

5.根據權利要求1所述的基于電磁場作用下的粉末冶金鐵粉制備方法，其特征在于，所述步驟（5）中，篩孔直徑為4~6mm，其目的是將金屬化球團與殘煤完全分離；破碎，采用對輥破碎機，將步驟（4）所得的熱處理后球團破碎至-1mm；所述的磨細過程，采用真空球磨，將其破碎至-0.15mm；在真空球磨過程中，添加0.1~0.3%的復合有機添加劑強化球磨；所述的復合有機添加劑為聚硅氧烷和葵基磺酸鈉，其比例為2~4:7。

6.根據權利要求1所述的基于電磁場作用下的粉末冶金鐵粉制備方法，其特征在于，所述步驟（6）中，H₂流量為0.3~0.5L/min，氫還原溫度為800~850℃，還原時間為90~120min。

7.根據權利要求1~6中任意一項所述的制備方法制備得到粉末冶金鐵粉，其特征在于，所述的鐵粉，鐵品位超過98.5%，松裝密度2.5~2.60g/cm³，流動性35s/50g~38s/50g，壓縮性6.40~6.55g/cm³，滿足粉末冶金鐵粉一級品的要求。