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制备还原铁粉的三要素

更新时间:2017-10-27     来源:http://www.myjsyj.com/    浏览:         分享:
摘要:制备还原铁粉的三要素 : 还原法制备铁粉,是工业中广泛采用的一种方法。它的制造工艺及设备都比较简易,适于遍地开花、土法生产。它的原料也非常广泛,如铁屑、铁鱗等废料均可,亦可直接从高品…

    制备还原铁粉的三要素

    还原法制备铁粉,是工业中广泛采用的一种方法。它的制造工艺及设备都比较简易,适于遍地开花、土法生产。它的原料也非常广泛,如铁屑、铁鱗等废料均可,亦可直接从高品质铁矿砂中制取;还原剂可应用我国极为普遍的木炭。

    1.原料

    铁粉的纯度及颗粒大小取决于原料的纯度及颗粒大小,因此要注意原料的选用。原料的颗粒大小,可由研磨及筛分的方法来控制,一般说来,小于0.4公厘就可以应用了。影响纯度最显著的为原料中的二氧化硅含量,含硅较高的原料就无法制得较好的铁粉(即含金属铁较高的)。原料中的泥砂,经过洗选工艺可以除去大部份,若能在收集原料的地方(如轧钢车间)保持清洁,尽量避免泥砂的渗入,则对于生产铁粉有很大的帮助。

    含硅较低的沸腾钢铁磷是制取高品质铁粉的良好原料。木炭比较便宜(其中的乌钢碳含灰份较低),是良好的固体还原剂;当然如有炭黑那更好,但是成本较高。

    2.还原剂

    还原剂有气体(如天然气、转换发生炉气等)及固休(如炭黑,木炭等)两种,亦可二者配合使用。应用气体还原剂时(其中的氢气及一氧化碳的含量越高越好,而所含的二氧化碳、水蒸汽及氧气则越少越好),还原剂是由还原屑的表面渗入内部进行还原,而还原后的金属铁容易发生烧结作用,透气性不好,这会影响气体的继续渗透,因此还原屑的厚度受到了一定的限制,亦影响了生产速度。采用固体还原剂吋,因为还原性气体由还原屑内部直接产生,即氧化铁与还原剂作用生成,这就改进了还原物的透气性,因而可以增加还原屑的厚度,改善还原情況,提高生产速度,同时还原后的铁粉比较疏松,容层研磨粉碎。所用固体还原剂(如木炭)的灰份含量越低越好(检验灰份的方法是取一定量的木炭粉在高温下烧数小时后,残留的东西最少者,即表示其灰份最少),因为灰分必然混入铁粉中, 因此降低了铁粉的纯度。

    在使用固体还原剂时,往往不容易掌握混入的适当碳量,混入的碳量少了,则还原不完全,多了又发生剩碳,二者对铁粉纯度都不利。若以还原性气体及固体还原剂配合使用,也就是说,所混入的固体碳不足以完全还原全部氧化铁(如加入10-15%的碳量),而未还原的氧化铁则由还原性气体来完成还原作用,这样还原屑仍能保持良好的透气性,又可以避免还原不完全或剩碳的问题,能够得到含金属铁较高的铁粉。

    固体还原剂的颗粒是越小越好,因为细的粉末有较大的表面积,即与氧化铁的接触面大,容易发生作用,有利于还原的进行;但是粉碎的费用必然增多,与成本是相矛盾的。一般说,能研磨至小于0.075公厘就比较满意了。

    3.还原工艺

    原料准备好了,先进行混合,然后在1000-1100℃保溫3-4小时,一般即可完成还原过程。还原温度若高于1100℃,铁粉粘结很紧(即烧结得比较厉害),增加了粉碎的困难;如果温度较低,则还原时间变长,影响了生产的速度,甚至还不能完全还原。

    假使和混入碳量较多,则铁粉的剩碳也较多,甚至肉眼即可看出黑色的碳粉。除了减少混入的碳量外,也可进行风选(因为木炭比较轻,故可用风力来分离铁粉及木炭)及磁选,以除去大的剩碳,提高铁粉的纯度。

    在还原过程的最后阶段——即冷却阶段,必须设法避免铁粉的重新氧化,否则铁粉将失效,至少时不可能得到较好的铁粉。若采用气体还原或固体与气体配合还原法,则可避免重新被氧化的危险,但它需要密封的保护工具,加热的方式也只有管型电炉最为适宜,因此不适于普遍应用。

    目前许多地方均采用密封搪瓷管来还原铁粉,即以原料置于搪瓷管中,再用火坭密封,可以减少漏气,因为它的加热方式不受限制,故值得研究推广。假如按照反射炉的型式,使其废气集中由横的烟道除去,而还原好的铁粉即放置于此烟道内,在废气的保护下逐渐冷却(能迅速冷却则更好),这就可以降低铁粉重被氧化的程度。其主要缺点时温度不易控制,同时搪瓷罐内外的温度有一定的差别,也必须估计在内。

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