一種制備純鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制備純鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]純鐵是現(xiàn)代重要的工程材料之一，用途廣泛；同時(shí)，純鐵是磁性材料、純凈鋼、非晶態(tài)材料生產(chǎn)的基料；純鐵依其化學(xué)成分分為工業(yè)純鐵(含c< 0.020%, Fe術(shù)99.50%)、純鐵(含C彡0.0050%, Fe術(shù)99.90%)和超純鐵(含C彡0.0050%, Fe術(shù)99.98%);工業(yè)純鐵包括原料純鐵(YT類)和電工純鐵(DT類)。
[0003]純鐵用途廣泛，其生產(chǎn)成本和售價(jià)是影響純鐵、超純鐵使用領(lǐng)域范圍和使用用量的決定因素；我國(guó)僅有工業(yè)純鐵工業(yè)化生產(chǎn)，純鐵及超純鐵沒有工業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，用于試驗(yàn)研究及特殊材料的研制的純鐵及超純鐵主要依靠高價(jià)進(jìn)口 ；而我國(guó)目前制備純鐵的方法成本很高，國(guó)外比較成熟的方法也基本是電解法和化學(xué)法，流程復(fù)雜設(shè)備要求高；因此開發(fā)一種低成本的純鐵制備方法，是我國(guó)目前急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有純鐵制備技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制備純鐵的方法，采用超級(jí)鐵精礦為原料，經(jīng)選擇性低溫還原制成鐵塊，再經(jīng)熔煉，在減少成本，簡(jiǎn)化流程的基礎(chǔ)上，獲得高純度低碳純鐵。
[0005]本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行:
1、米用超級(jí)鐵精礦為原料礦，所述的超級(jí)鐵精礦的鐵品位為71.5—72%, 3;102的重量含量為 0.1-0.3% ；
2、將原料礦壓制成粒徑20~40mm的球團(tuán)；
3、將還原劑和脫硫劑混合均勻制成混合料，將球團(tuán)與混合料再次混合后放入還原爐中，混合料覆蓋球團(tuán)，并且脫硫劑為球團(tuán)總重量的3~5%;然后將全部物料加熱至1000~1150°C，保溫8~10h進(jìn)行選擇性還原，獲得還原鐵塊；所述的還原劑為非結(jié)焦煤；
4、將還原鐵塊取出后清理干凈，再與氧化亞鐵混合后用電熱爐進(jìn)行電熱熔煉，去除熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，最后澆鑄獲得純鐵；其中氧化亞鐵為還原鐵塊總重量的3~5%。
[0006]上述的非結(jié)焦煤選用煙煤、褐煤或無(wú)煙煤。
[0007]上述的還原爐為直接還原爐，選用煤基豎窯或隧道窯。
[0008]上述的電熱爐選用感應(yīng)爐。
[0009]上述的還原鐵塊中按重量百分比含F(xiàn)e 97.5-99.5%，C 0.2-1.5%，O 0.2-1.5%，余量為其他雜質(zhì)。
[0010]上述的脫硫劑為石灰石。
[0011 ] 上述的還原鐵塊為海綿狀。
[0012]上述方法獲得的純鐵按重量百分比含F(xiàn)e彡99.50%，含C < 0.0050%。
[0013]本發(fā)明的原理是:通過(guò)采用超級(jí)鐵精礦為原料，使原料中的雜質(zhì)減少；然后用低溫進(jìn)行直接還原，在還原過(guò)程中，鐵礦物中能還原成金屬鐵，同時(shí)超級(jí)鐵精礦中S1、Mn、V、T1、Cr和B等殘留元素不被還原，因而不進(jìn)入金屬相，達(dá)到選擇性還原的效果；由于還原鐵塊中含有碳，因此熔煉時(shí)需進(jìn)一步去除碳；因此可以控制還原過(guò)程中的還原率，使還原鐵塊中存留部分氧化亞鐵，在熔煉過(guò)程中氧化亞鐵直接作為脫碳劑；當(dāng)還原率較高導(dǎo)致氧化亞鐵含量較低時(shí)，通過(guò)加入氧化亞鐵進(jìn)行脫碳；未反應(yīng)的氧化亞鐵在熔煉后形成雜質(zhì)。
[0014]本發(fā)明的方法與現(xiàn)有的純鐵制備技術(shù)相比，不需要進(jìn)行吹氧等復(fù)雜且設(shè)備要求高的操作，直接進(jìn)行還原熔煉，可大幅度降低成本，制備的純鐵純度高、碳含量低，可依據(jù)用戶對(duì)產(chǎn)品的要求，采用底吹氬精煉、電渣重熔、真空脫氣等工序，或采用聯(lián)合工序精煉，以保證產(chǎn)品的化學(xué)成分的穩(wěn)定。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明實(shí)施例中采用的超級(jí)鐵精礦為采用公開號(hào)為103861733A的專利公開的一種磁選-反浮選制備超級(jí)鐵精礦的方法制備。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例中采用的煙煤、褐煤、無(wú)煙煤和石灰石為市購(gòu)產(chǎn)品，粒度為<2_。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例中采用的氧化亞鐵為市購(gòu)產(chǎn)品，純度多95%。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例中采用的還原爐選用煤基豎窯或隧道窯。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)試鐵含量采用的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T-6730.70-2013。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例中的電熱爐選用感應(yīng)爐。
[0021 ] 本發(fā)明中的還原鐵塊中的氧元素以鐵的氧化物的形式存在。
[0022]實(shí)施例1
米用超級(jí)鐵精礦為原料礦，所述的超級(jí)鐵精礦的鐵品位為71.5%，S12的重量含量為0.3% ；
將原料礦壓制成粒徑20mm的球團(tuán)；
將還原劑和脫硫劑混合均勻制成混合料，將球團(tuán)與混合料再次混合后放入還原爐中，混合料覆蓋球團(tuán)，并且脫硫劑為球團(tuán)總重量的3% ;然后將全部物料加熱至1000°C，保溫1h進(jìn)行選擇性還原，獲得海綿狀的還原鐵塊；所述的還原劑為煙煤；所述的還原鐵塊中按重量百分比含F(xiàn)e 97.5%，C 1%，O 1%，余量為其他雜質(zhì)；所述的脫硫劑為石灰石；
將還原鐵塊取出后清理干凈，再與氧化亞鐵混合后用電熱爐進(jìn)行電熱熔煉，去除熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，最后澆鑄獲得純鐵；其中氧化亞鐵為還原鐵塊總重量的3~5% ;
獲得的純鐵按重量百分比含F(xiàn)e 99.55%，含C 0.0048%。
[0023]實(shí)施例2
方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
(1)超級(jí)鐵精礦的鐵品位為71.8%，S12的重量含量為0.2% ;
(2)將原料礦壓制成粒徑30mm的球團(tuán)；
(3)脫硫劑為球團(tuán)總重量的4%;全部物料加熱至1100°C，保溫9h進(jìn)行選擇性還原；還原劑為褐煤；還原鐵塊中按重量百分比含F(xiàn)e 98.3%，C 0.6%，O 0.4%，余量為其他雜質(zhì)；
(4)電熱熔煉時(shí)加入的氧化亞鐵為還原鐵塊總重量的4%；
(5)純鐵按重量百分比含F(xiàn)e99.60%，含C 0.0044%。
[0024]實(shí)施例3 方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
(1)超級(jí)鐵精礦的鐵品位為72%，S12的重量含量為0.1% ;
(2)將原料礦壓制成粒徑40mm的球團(tuán)；
(3)脫硫劑為球團(tuán)總重量的5%;全部物料加熱至1150°C，保溫Sh進(jìn)行選擇性還原；還原劑為無(wú)煙煤；還原鐵塊中按重量百分比含F(xiàn)e 99.5%，C 0.2%，O 0.2%，余量為其他雜質(zhì)；
(4)電熱熔煉時(shí)加入的氧化亞鐵為還原鐵塊總重量的5%；
(5)純鐵按重量百分比含F(xiàn)e99.63%，含C 0.0041%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備純鐵的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行: (1)米用超級(jí)鐵精礦為原料礦，所述的超級(jí)鐵精礦的鐵品位為71.5~72%，3;102的重量含量為 0.1-0.3% ； (2)將原料礦壓制成粒徑20~40mm的球團(tuán)； (3)將還原劑和脫硫劑混合均勻制成混合料，將球團(tuán)與混合料再次混合后放入還原爐中，混合料覆蓋球團(tuán)，并且脫硫劑為球團(tuán)總重量的3~5%;然后將全部物料加熱至1000~1150°C，保溫8~10h進(jìn)行選擇性還原，獲得還原鐵塊；所述的還原劑為非結(jié)焦煤； (4)將還原鐵塊取出后清理干凈，再與氧化亞鐵混合后用電熱爐進(jìn)行電熱熔煉，去除熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，最后澆鑄獲得純鐵；其中氧化亞鐵為還原鐵塊總重量的3~5%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備純鐵的方法，其特征在于所述的非結(jié)焦煤選用煙煤、褐煤或無(wú)煙煤。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備純鐵的方法，其特征在于所述的還原鐵塊中按重量百分比含 Fe 97.5-99.5%，C 0.2-1.5%，O 0.2-1.5%，余量為其他雜質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備純鐵的方法，其特征在于所述的脫硫劑為石灰石。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備純鐵的方法，其特征在于所述的還原鐵塊為海綿狀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備純鐵的方法，其特征在于所述的純鐵按重量百分比含 Fe 彡 99.50%，含 C 彡 0.0050%。
【專利摘要】一種制備純鐵的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，按以下步驟進(jìn)行：（1）采用超級(jí)鐵精礦為原料礦；（2）壓制成球團(tuán)；（3）將還原劑和脫硫劑混合均勻，再與球團(tuán)混合進(jìn)行選擇性還原，獲得還原鐵塊；（4）與氧化亞鐵混合后進(jìn)行電熱熔煉，澆鑄獲得純鐵。本發(fā)明的方法不需要進(jìn)行吹氧等復(fù)雜且設(shè)備要求高的操作，直接進(jìn)行還原熔煉，可大幅度降低成本，制備的純鐵純度高、碳含量低。
【IPC分類】C21B13/00, C21C3/00, C21B15/00
【公開號(hào)】CN105063264
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510555730
【發(fā)明人】韓躍新, 趙慶杰, 李艷軍, 國(guó)復(fù)憲
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日