一種用攀西釩鈦磁鐵精礦獲取超低氫損合格微合金鐵粉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用攀西釩鈦磁鐵精礦獲取超低氫損合格微合金鐵粉的方法，屬于直接還原鐵粉制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]赫格納斯法是當(dāng)今還原鐵粉工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝，鐵精礦制取還原鐵粉的赫格納斯法所采用的原料主要是通過(guò)普通鐵精礦提純的超級(jí)鐵精礦(品位不低于70%)，產(chǎn)品為普通鐵粉。但對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，尚品位尚穩(wěn)定性鐵精礦資源分布不足，且在鐵精礦提純至超級(jí)鐵精礦途徑上代價(jià)過(guò)于昂貴，經(jīng)濟(jì)性不足。這使得國(guó)內(nèi)依靠超級(jí)鐵精礦制造還原鐵粉競(jìng)爭(zhēng)力日漸下降，中高端鐵粉市場(chǎng)又被國(guó)外鐵粉所占據(jù)。因此，開(kāi)拓使用資源豐富、價(jià)格低廉而又富含合金元素的攀西釩鈦磁鐵礦資源，對(duì)于增強(qiáng)粉末冶金企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。
[0003]從國(guó)內(nèi)鐵礦石資源分布及特點(diǎn)看，攀西地區(qū)釩鈦磁鐵精礦資源豐富，品質(zhì)穩(wěn)定，并且，釩鈦磁鐵礦是以鐵、釩、鈦元素為主，并伴有鈷、鎳等其它多種元素的多元共生鐵礦。從資源利用、降低還原鐵粉制備成本和改善產(chǎn)品特性出發(fā)，充分利用釩鈦磁鐵礦資源及其合金元素具有極為現(xiàn)實(shí)的意義。
[0004]—般地，用于生產(chǎn)粉末冶金鐵基制品的還原鐵粉，其質(zhì)量指標(biāo)包括:物理、工藝性能，如篩分粒度組成、松裝密度、流動(dòng)性、壓縮性和燒結(jié)尺寸穩(wěn)定性等。化學(xué)成分，如鐵、碳、氧、硫、磷等和酸不溶物含量，氧含量可用氫損(在氫中還原的損失重量)近似地表示。氫損作為表征鐵粉純凈度的重要指標(biāo)之一，對(duì)改善鐵粉物理工藝性能和粉末冶金制品具有重要的意義。如作為制造高密度、高強(qiáng)度的機(jī)械零件之用，對(duì)鐵粉的氧含量和壓縮性(鐵粉在一定壓力下壓制后能達(dá)到的壓坯密度)指標(biāo)有嚴(yán)格的要求。微合金鐵粉是針對(duì)低品位、復(fù)雜釩鈦磁鐵礦研發(fā)出的一種全新的還原鐵粉。鐵粉天然固溶有母礦內(nèi)的T1、V、Co、N1、Cu、Cr等元素，能夠更加充分地發(fā)揮這些合金元素的固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化效應(yīng)。因此，利用攀西釩鈦磁鐵精礦規(guī)?；a(chǎn)出低氫損合格微合金鐵粉，不僅對(duì)于降低還原鐵粉制備成本、發(fā)揮微合金鐵粉優(yōu)異性能并最終達(dá)到部分取代進(jìn)口還原鐵粉具有積極意義，并對(duì)于鐵粉后續(xù)深加工技術(shù)產(chǎn)品起到良好支撐作用。
[0005]攀西釩鈦磁鐵礦是一種復(fù)合礦物相，是由磁鐵礦、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石和鈦鐵礦片晶及微細(xì)粒磁黃鐵礦片晶等組成的一種固溶體，相互嵌布極為微細(xì)，脈石礦物以普通輝石、斜長(zhǎng)石為主，用機(jī)械選礦方法無(wú)法解離。采用催化還原結(jié)合磨選工藝，利用攀西釩鈦磁鐵礦制備微合金鐵粉過(guò)程繁復(fù)，工序環(huán)節(jié)質(zhì)量控制點(diǎn)多，具體工藝流程為:攀西釩鈦磁鐵礦+內(nèi)配碳+工業(yè)鹽—混合料+邊煤+石灰石粉—長(zhǎng)時(shí)間加溫保溫催化還原—三級(jí)磨礦磁選—搖床淘洗—二級(jí)螺旋濃密、淘洗、運(yùn)輸—脫水—干燥—篩分—磁選—二次還原鋼帶爐—破碎—除塵去雜—篩分分級(jí)—合批成品。在進(jìn)入二次還原鋼帶爐前就經(jīng)過(guò)了六道處理工序，而每經(jīng)過(guò)一道工序，原料質(zhì)量和穩(wěn)定性發(fā)生變化，均會(huì)對(duì)下一道工序操作參數(shù)、中間產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。最終影響到微合金鐵粉化學(xué)成分及物理工藝性能指標(biāo)。
[0006]據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，用純氫氣為還原劑利用推舟爐進(jìn)行精還原可以得到HL〈0.25%的微合金鐵粉。但是規(guī)?；瘧?yīng)用鋼帶式退火爐進(jìn)行二次還原得到HL〈0.18%的超低氫損微合金鐵粉尚鮮有報(bào)道。正是由于從攀西釩鈦磁鐵精礦得到合格微合金鐵粉中間過(guò)程關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)甚多(9個(gè))，而還原劑含氫量純度不高(3H2+1N2)，僅僅為75%，因而對(duì)脫氧還原透徹得到低氫損合格微合金鐵粉存在很大難度。此外，為便于連續(xù)穩(wěn)定均衡進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程，必須對(duì)每一個(gè)工序環(huán)節(jié)設(shè)置控制要點(diǎn)和指標(biāo)控制目標(biāo)。
[0007]因此，為有效解決目前國(guó)內(nèi)還原鐵粉成本高昂、性能不佳等競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)等問(wèn)題，必須系統(tǒng)研發(fā)利用資源豐富、價(jià)格低廉且含有多種合金元素的攀西釩鈦磁鐵礦作為原料制取高TFe含量(>98.5%)、低C含量(〈0.025%)、低HL含量(〈0.18%)且固溶有釩(V)、鈦(Ti)、鈷(Co)、鎳(Ni)等多種合金元素品質(zhì)優(yōu)異的微合金鐵粉新的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種100%以低品位攀西釩鈦磁鐵精礦為原料，在經(jīng)過(guò)混勻、催化還原、磨選分離、脫水、烘干、篩分、磁選工序后，能夠應(yīng)用鋼帶式精還原爐以氫氣純度75% (3H2+IN2)氨分解氣為還原劑，最終規(guī)?；a(chǎn)超低氫損合格微合金鐵粉的方法。既充分利用資源豐富而又相對(duì)廉價(jià)得多的攀西釩鈦磁鐵礦資源，并獲取富含多種合金元素、性能優(yōu)異的超低氫損微合金鐵粉。
[0009]本發(fā)明通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種用攀西釩鈦磁鐵精礦獲取超低氫損合格微合金鐵粉的方法，經(jīng)過(guò)下列步驟:
A、按下列質(zhì)量份的原料進(jìn)行備料:
低品位攀西釩鈦磁鐵精礦69?76.5份、
普通無(wú)煙煤11.5?15份、
工業(yè)鹽12?16份；
將上述原料均勻混合后，控制原料水分含量在8.0%?10.0%，然后在壓力為15MPa條件下壓制成塊后，將塊料裝入耐火罐，并在罐中的料塊與料塊之間、料塊與罐壁之間的間隙填充煤粒和石灰石的混合物，使煤粒和石灰石的填充量分別為料塊重量的20.0%與15.0%，之后將耐火罐堆碼成垛送入催化還原爐中，于1040?1080°C溫度下催化還原35?40h，得還原鐵料;所得還原鐵料的主要成分為:TFe 57.5-60.5%,MFe 55.0-57.0%,S 0.20-0.30%,C 1.50?2.00%;
B、將步驟A的還原鐵料破碎成直徑為20?40mm的粒狀，由螺旋給料機(jī)送入磨選分離系統(tǒng)，經(jīng)常規(guī)多級(jí)濕磨和濕磁選、搖床淘洗、二次螺旋淘洗后經(jīng)振動(dòng)篩脫水后得含水量為10%?15%—次鐵粉;所得一次鐵粉主要成分為:TFe 96.5?97.5%，MFe 91.0?93.0%，HL 1.20-1.60%，C 0.35-0.50%o、AIC〈0.50、碳氧比0.25-0.33、水分 10?15%;
C、將步驟B的一次鐵粉加熱干燥至溫度為60?75°C，色澤淺金黃，含水量〈0.19%;
D、將步驟C的一次鐵粉過(guò)Imm的篩后，再用干式磁選機(jī)磁選，以除去低品位、高硫、高氧雜質(zhì)，磁選出來(lái)的物料送入二次精還原鋼帶爐中進(jìn)行精還原、脫氧及脫碳，控制參數(shù)為:
料層寬度860?900mm，厚度18?25mm，帶速90?120mm/min;入爐氨分解氣的流量為28?36m3/h，爐尾保護(hù)氮?dú)獾牧髁繛?0?15m3/h;使?fàn)t內(nèi)氨分解氣的壓力為0.05?0.08MPa，保護(hù)氮?dú)獾膲毫?.50?0.70MPa;視脫碳和脫氧效果由低向高調(diào)節(jié)I?10個(gè)脫氧、脫碳區(qū)的溫度為700?920°C ;緩冷帶溫度為100?130°C ；
E、按常規(guī)將步驟D的二次精還原出口鐵塊進(jìn)行破碎，并過(guò)60目篩，再用5kw抽風(fēng)機(jī)除去低品位粉料后經(jīng)超聲波振動(dòng)篩分級(jí)，即得合格微合金鐵粉。
[0010]所述步驟A的低品位攀西釩鈦磁鐵精礦的主要成分是:TFe56.5?58.0%，S122.26?4.45%，Α12θ3 2.32?3.73%，Ti02 6.61-6.86%,V2O5 0.70?0.79%，S 0.15?0.20%，F(xiàn)eO 22.79?24.23%。
[0011]所述步驟A的普通無(wú)煙煤的主要成分是:Ash 13.46-14.80%,V 7.70?9.20%，S0.45-0.80%，固定 C 含量 75.0-77.0%。
[0012]所述步驟A的工業(yè)鹽的化學(xué)成分為:NaCl99.0-99.3%,KCl 0.015-0.025%,MgCl2
0.015-0.025%, CaCl 0.015?0.025%，CaS04〈0.I(M).25%，S120.015?0.025%。
[0013]所述步驟D的氨分解氣是出和他按體積比為3:1的混合氣體。
[0014]所述步驟D的保護(hù)氮?dú)獾募兌葹?9.95?99.99%。
[0015]所述步驟D的視脫碳和脫氧效果是指脫碳率小于90%、脫氧率小于85%時(shí)在溫度范圍700?920°C內(nèi)由低向高調(diào)節(jié)I?10個(gè)脫氧、脫碳區(qū)的溫度。
[0016]所述步驟D的精還原過(guò)程中，當(dāng)溫度>920°C、一次鐵粉中C含量>0.65%時(shí)，啟用鋼帶爐設(shè)置的防鋼帶粘結(jié)、鋼帶清理裝置進(jìn)行清理鋼帶，消除鋼帶粘結(jié)；同時(shí)啟動(dòng)鋼帶爐設(shè)置的爐外加水、加氮裝置，進(jìn)行爐外加水量2?3L/h、加氮?dú)饬?.0?8.0m3/h。
[0017]所述步驟E的低品位粉料占二次精還原出口鐵塊總質(zhì)量的I?2%。
[0018]所得微合金鐵粉中界(見(jiàn))〈0.18%;微合金鐵粉金屬化率超過(guò)99.0%?10^)/w(TFe)) ο
[0019]本發(fā)明是100%以低品位攀西釩鈦磁鐵精礦為原料，經(jīng)過(guò)混勻、催化還原、磨選分離、脫水、烘干、篩分、磁選。再以氫氣純度75% (3H2+1N2)氨分解氣為還原劑，用鋼帶式精還原爐規(guī)?；a(chǎn)超低氫損合格微合金鐵粉的方法。本發(fā)明基于還原鐵粉制備基礎(chǔ)理論，利用碳直接還原熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)及生鐵局部熔融還原理論，使低品位釩鈦磁鐵精礦在內(nèi)配碳、工業(yè)鹽催化還原條件下得到富含純鐵液滴的還原料，并在一定溫度作用下長(zhǎng)時(shí)間保溫促使純鐵晶粒發(fā)育長(zhǎng)大及進(jìn)行滲碳;這在后續(xù)磨選系統(tǒng)為富含滲碳體的生鐵與Si02、Ca0、Mg0、Al2O3等脈