制備還原鐵粉的三要素是什么
制備還原鐵粉的三要素:
還原法制備鐵粉在工業上應用廣泛。其制造工藝和設備相對簡單,適合本地生產。它的原料也很廣泛,如廢鐵、氧化鐵皮等廢棄物,也可以直接用鐵礦石制備;還原劑可以是廣泛使用的木炭。
1.原料
鐵粉的純度和粒度取決于原料的純度和粒度,所以要注意原料的選擇。原料的粒度可以通過研磨和篩分來控制。一般來說,可以使用小于0.4 mm的顆粒。對純度影響較大的是原料中二氧化硅的含量,硅含量較高的原料不能產生較好的鐵粉(即金屬鐵含量較高的那些)。原料中的大部分泥沙可以通過洗滌過程去除。如果原料收集的地方(如軋鋼車間)能保持清潔,盡可能避免泥砂的滲入,對鐵粉的生產會有很大的幫助。
低硅含量的鋼鐵磷沸騰是制造鐵粉的良好原料。木炭價格便宜(舞鋼的碳灰分低),是很好的固體還原劑;當然炭黑更好,但是成本更高。
2.還原劑
還原劑有兩種:氣體(如天然氣、轉爐煤氣等)和固體(如碳黑、木炭等),也可以兩者結合使用。使用氣體還原劑時(氫氣和一氧化碳含量越高越好,含有的二氧化碳、水蒸氣和氧氣越少越好),還原劑從表面向內部還原,還原的金屬鐵容易燒結,透氣性差,會影響氣體的持續滲透,所以還原后的碎片厚度受到一定程度的限制,也影響生產速度。采用固體還原劑,由于還原氣體直接從還原廢料內部產生,即氧化鐵與還原劑反應,提高了還原材料的滲透性,從而增加了還原廢料的厚度,改善了還原情況,提高了生產速度。同時還原鐵粉松散,容器層被研磨粉碎。使用的固體還原劑(如木炭)的灰分越低越好(檢查灰分的方法是取一定量的木炭粉,高溫燒幾個小時,然后殘渣較少,也就是說灰分較少),因為灰分必然會混入鐵粉,從而降低鐵粉的純度。
使用固體還原劑時,往往很難掌握摻入的碳的適量。如果摻入的碳量少,還原不完全,殘留碳多,對鐵粉純度不利。如果同時使用還原性氣體和固體還原劑,也就是說混合的固體碳不足以完全還原所有的氧化鐵(如添加10-15%的碳),而未還原的氧化鐵則通過還原性氣體還原,這樣還原后的廢鋼仍能保持良好的透氣性,可以避免還原不完全或殘留碳的問題,獲得金屬鐵含量較高的鐵粉。
固體還原劑的顆粒越小越好,因為細粉具有較大的表面積,即與氧化鐵的接觸面大,易于反應,有利于還原;但是破碎的成本必然會增加,與成本相矛盾。一般來說,研磨到小于0.075毫米是令人滿意的。
3.還原工藝
原料準備好后,先混合,然后在1000-1100保溫3-4小時,還原過程一般即可完成。如果還原溫度高于1100,鐵粉粘結緊密(即燒結不好),增加了破碎難度;如果溫度低,還原時間變長,影響生產速度,甚至不能完全還原。
如果摻入更多的碳,鐵粉中會剩下更多的碳,甚至肉眼可以看到黑色的碳粉。除了減少混入的碳量,空氣分離(因為木炭相對較輕,鐵粉和木炭可以通過風力分離)和磁分離也可以進行,以去除大量殘留碳并提高純度
在還原過程的后階段,也就是冷卻階段,要避免鐵粉的再氧化,否則鐵粉會失效,至少不可能獲得更好的鐵粉。如果采用氣體還原或固氣聯合還原法,可以避免再氧化的危險,但需要密封的保護工具,而加熱法只是適合管式電爐,不適合普遍應用。
目前很多地方使用密封搪瓷管還原鐵粉,就是把原料放在搪瓷管里,然后用火密封,可以減少漏風。因為其加熱方式不限,值得研究推廣。如果根據反射爐的類型,將廢氣從水平煙道中濃縮去除,將還原鐵粉放入這個煙道中,在廢氣的保護下逐漸冷卻,這樣可以降低鐵粉的重氧化程度。其主要缺點是溫度不易控制,搪瓷鍋內外溫度有一定差異。