Serial No .442April .2006 矿 业 快 报E XPRESS INFOR MATION OF MINING INDUSTRY
总第442期
2006年4月第4期 吴 霞，女，在读硕士研究生,243004安徽省马鞍山市湖北路9号。
吴 霞
(中钢集团马鞍山矿山研究院)
农户办酒席发生食物中毒 多人身亡
摘 要：还原铁粉的化学成分稳定，纯度高，其全铁含量达98.5%以上，杂质含量低，压缩性高，成型性好，是一种优质的粉末冶金机械零件生产的基础原料。文中阐述了国内外由超纯铁精矿粉生产还原铁粉的发展现状及技术进步，并指出在我国用超纯铁精矿粉还原生产铁粉的发展前景。关键词：超纯铁精矿粉；还原；铁粉；成型性
中图分类号:TF533.1 文献标识码:A 文章编号:1009-5683(2006)04-0005-03
Present Status of Development and Prospect of Production of Reduced Iron
Powder Using Ultra -pure Iron Concentrate Powder in C hina
Wu Xia
(Sino Steel Maashan Institute of Mining Research )
A bstract :Reduced iron po wder is considered to be a kind of high quality basic ra w material for produc -tion of mac hine parts of powder metallurgy due to its stable chemical c omposition ,high purity ,TFe >98.5%,low impurities ,high compressibility and good compactibility .The present status and technological
advances of pr oduction of reduced iron powder using ultra -pure ir on concentrate powder both at home and abroad are pr esented .The production of r educed iron powder using ultra -pure iron concentrate powder in China has a br oad prospect .
Keywords :Ultra -pure ir on concentrate powder ;Reduction ;Iron powder ;Compactibility 1 前言
工业铁粉是一类技术指标高、质量要求严、量大
面广的冶金产品，其工艺技术、生产规模、品种质量都是衡量一个国家粉末冶金水平的重要标志之一。近几年内铁粉产量及品种结构见表1和表2。
表1 近几年国内铁粉产量 (万t )
19891990
1993
1996
1998
2000
2002
2003
2.76
2.54
4.39
5.80
6.25
7.38
10.16
11.60
表2 近几年国内铁粉品种结构 (万t )
品种
结构铁鳞还原铁粉磁铁精矿粉
还原铁粉水雾化
铁粉羟基铁粉2000年5.8620.3651.15802003年
7.30
1.70
2.60(包括上海赫格纳斯1万t )
植物抗体
200
还原铁粉作为工业铁粉的一种，具有自身的特点和用途。在粉末冶金工业中，还原铁粉颗粒细且多内孔，呈不规则形状，比表面积大，多用于低、中高密度、中高强度的粉末冶金制品及薄壁、异形零件
等，是润滑轴承、离合器部件、凸轮等不可缺少的原材料。
还原铁粉的生产是利用气体或固体燃料(如氨分解气、H 2、CO 、固体碳，或气体和固体联合燃料)作为还原剂，将铁氧化物(如铁矿精矿粉、低碳沸腾轧钢铁鳞，黄铁矿、硫酸亚铁、氯化亚铁、氧气转炉炼钢炉灰)在固体状态下还原成一种金属化程度相当高的铁产品的工艺过程[1]，其全铁含量超过98.5%以上,C 含量小于0.01%,P 、S 含量非常低。其原料主要是超纯磁铁精矿粉、低碳沸腾轧钢铁鳞。国外80%～90%的还原铁粉都是以超纯铁精矿粉为原料进行生产的[2]。据2003年资料统计来看,2002年国内铁粉年总产量达10.16万t ，比2001年增长35%，这是我国铁粉首次突破10万t 。而以铁精矿粉为原料生产的还原铁粉达到了1.104万t ，以轧钢铁鳞为原料的有7.035万t 。在以铁鳞为原料的还原铁粉生
产工艺中，对原料铁鳞的种类要求非常严格的，只有低碳沸腾轧钢铁鳞才可以用于还原铁粉的生产。但是随着钢铁工业的迅速发展，这类铁鳞大量被冶金空中
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残疾人教育条例工业再利用，导致其来源范围变窄，价格上升，引起大量劣质铁鳞泛滥市场，这就从根本上影响了还原铁粉化学成份、物理、冶金性能。所以难以用大批量生产质量稳定、档次高的粉末冶金还原铁粉，因此，还原法生产铁粉的原料资源就成为国内钢铁粉末冶金工作者期待解决的问题之一。
超纯铁精矿粉既是一种选矿深加工产品，又是一种新型功能材料。与铁鳞相比较，它具有纯度高，量大质稳，有害杂质少，特别是锰含量极低等优点。并且由于选矿深加工工艺技术的需要，使其粒度较细,-200目的粒级含量达到95%以上，比表面积大，从而增加了与CO的反应速度，使得铁粉生产率较铁鳞高36%左右[3]，而且该工艺具有流程短，能耗低等特点。再者用它生产的还原铁粉具有发达的海绵体结构，颗粒更加疏松多孔，这样一来，在很大程度上提高了铁粉的成型性和压缩性，改善了铁粉压坯的烧结性能[4]，因而它在节材省能、改进质量、提高产量方面更具有潜力。其次，用它来生产金属化球团，直接轧制钢材；由于铁红价格昂贵，铁鳞成分不稳、大多数磁性材料生产厂家用超纯铁精矿粉代替铁红、铁鳞来生产磁性材料；将高纯铁精矿粉生产的海绵铁快速冷却制取非平衡材料、废水处理、化工颜料、蓄电池、高纯度的海绵铁，作为冶炼特种钢的原料等等。
2 国外超纯铁精矿粉还原铁粉的发展及技术进步在国外，用超纯铁精矿粉进行还原铁粉的生产厂家中，瑞典的赫格纳斯公司是走在最前沿的。早在1911年瑞典赫哥纳斯公司就开始了将磁铁精矿粉用焦炭与石灰石的混合物，在坑式环形窑中还原成海绵铁用于炼钢。直到1936年这种海绵铁才开始用于粉末冶金工业和电焊条工业。随着铁粉用途的不断改进、拓宽，对还原铁粉的质量有了更高的要求，为满足这一要求，在1946年在工艺上增加了氢气二次精还原处理[5]，这在提高铁粉化学纯度和改善铁粉的物理性能、冶金性能方面有了很大的突破，使得铁粉C含量低于0.01%，氢损值降低到了0.12%左右，压缩性达到6.8g/c m3。此时，世界上目前最先进最成熟的碳-氢两步法直接还原铁粉生产工艺初步形成。
自20世纪50年代以来，随着在生产实践中不断地探索总结，利用先进的还原设备隧道窑逐步替代了原始的环形坑式窑，这在还原过程、能耗上都是一个很大的进步，并且在装料方式上也有了革新，首先经历了平铺层装、垂直层装、环装，在还原过程中料层的传热效率有了很好的改善,[13]使得料层还原较透，夹生现象减少，产品总铁含量增加显著。随后又改用柱状法，都在很大程度上节省了还原过程，改善了还原铁粉的物理化学、冶金性能，使得其用途更进一步的拓宽。许多国外生产厂家更关注这一点，瑞典赫格纳斯公司曾一度进行技术改革，降低超纯铁精矿粉中杂质SiO2的含量，改善铁粉质量；加长窑体，扩大规模，提高产量。日本川崎制铁公司为扩大其还原铁粉生产规模，早在1985年就从我国购买由铁精矿粉生产的海绵铁中间产品，另外，俄罗斯苏林冶金厂、西欧、北美一些国家都开
始了磁铁精矿粉还原铁粉的生产，在这些国家由高纯铁精矿粉生产还原铁粉占全年铁粉产量的80%～90%。
目前，国外广泛应用生产还原铁粉的方法主要有固体碳还原法、气体还原法、气-固联合还原法，但两步法还原工艺是现阶段世界上发展最成熟、最先进的工艺。随着科学技术的不断发展，铁粉质量、性能将受到了严峻的考验，使得国外铁粉生产技术不断的更新，近年来雾化法生产铁粉成了国外铁粉的主要生产方法，例如北美、西欧、日本铁粉年产量达到60万70万t，而还原铁粉大约只有10万t左右，其余是雾化铁粉[6]，因此，近年来国外对还原法铁粉生产工艺的改进不多。
3 我国超纯铁精矿粉还原铁粉的发展和现状我国虽然在20世纪60～70年代已经开始了还原铁粉的生产，但是在当时国情下，并没有重视以超纯铁精矿粉为原料的还原铁粉生产。自20世纪80年代中期以来，对山西左权、本溪南芬的铁精矿粉进行了高纯铁精矿粉生产还原铁粉的初试验研究，取得了较好的成果，但在铁精矿提纯方面，由于工艺技术的不完善，导致还原铁粉杂质含量高，质量差，大大的阻碍了铁粉在用途上的拓宽。1998年我国工业铁粉产量虽然达到6.35万t，而用超纯铁精矿粉为原料生产的铁粉产量还未突破零。
随着选矿深加工技术的不断发展，在国内高强度、高密度粉末冶金机械零件用工业铁粉还存在大批量进口的严峻形势下，国内粉末冶金工作者开始致力于这方面的研究，在国内具有能大批量生产优质还
原铁粉的原料资源条件下，引进和借鉴国外先进技术、先进设备，对国内原有一些还原铁粉生产工厂改建，达到以超纯铁精矿粉为原料生产还原铁粉的目的。如马钢粉末冶金厂引进5000t德国克莱默带式还原炉，武钢粉末冶金厂引进美国德莱福带式还原炉，很大程度上提高了国内铁粉二次还原能
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总第442期 矿业快报 2006年4月第4期
力，为改善铁粉质量打下了基础。因此，近年来国内用超纯铁精矿粉生产还原铁粉的生产工艺发展相当迅速，不但在产量上有了新的突破，而且在质量方面也上了一个台阶,2000年大概有3650t左右[7],2001年达到了4502t[8]，而在2002年已经达到了11040t[9]，比2001年增长了59%左右，在2004年资料统计表明我国超纯铁精矿粉还原铁粉已经达到了1.7万t[6]。并且还大批量出口。
目前，我国通过技术、设备的引进与国内开发相结合，使得我国高纯铁精矿粉还原铁粉生产进入工业规模化，预计我国在57a内铁粉产量达到15万t，而用高纯铁精矿还原铁粉又是重中之重，增长将会突飞猛进。并且新工艺的出现为我国还原铁粉生产提供了可能的原料资源和还原剂种类，例如，浙江冶金研究所完成了高速粉碎-机械筛分风选风送新工艺和设备及设计，建成2000t的铁粉生产线；涟源钢铁厂用电厂的细烟灰作为还原剂，生产出的铁粉TFe含量达到98.35%，可达二级以上，而且两种工艺在环保方面也做到了人尽人意。
4 我国高纯铁精生产铁粉的前景
用高纯铁精矿粉生产还原铁粉目前在我国处于初步发展阶段，在我国具有广泛的前景。
(1)历史的必然。用于生产铁粉的轧钢铁鳞存在着来源范围小，化学成份波动大，质量差，价格高等问题，因而用超纯铁精矿粉作为原料生产铁粉的紧凑、短流程是我国今后生产铁粉的主要工艺之一，开发用还原铁粉新工艺技术成为历史的必然。
(2)资源条件。我国的资源条件适合发展该工艺。首先我国煤炭资源丰富，已探明的储量大约7000亿t，煤种齐全，分布广泛,[13]并且适合该工艺的铁矿资源也很丰富，例如山西左权、辽宁本溪南芬、冀东地区产有大量优质的磁铁精矿粉，平均拥有5万10万t的生产能力，且结晶颗粒大，易磨易选。而选矿精选技术的进一步发展，为铁精矿的进一步提纯打下了坚实的基础，另外，我国早在铁精矿提纯方面做了大量的工作，如天津地质研究所于1997年通过工业试验，成功选出总铁含量大于71%、SiO2小于0.4%的铁精矿[10]；辽宁北票铁矿公司于1996年引进国外先进技术，建成了2万t的生产线,TFe >71.5%,SiO2<0.2%,；本钢也在这方面作了大量工作[11]。因此这种资源特点和先期工作为我国高纯铁精矿粉生产还原铁粉创造了条件。
(3)市场需求。随着我国粉末冶金机械零件工业和汽车制造工业的发展，对铁粉需求量迅速增加，据资料统计，每辆汽车单车国产粉末冶金零件重量从3.6kg左右增加到5kg左右，而粉末冶金机械零件的应
用从42%升至55%左右；在磁性材料方面的应用大约在2万t/a左右，加之矿浆还原-轧制带材或箔材等新工艺的出现，不仅拓展了其用途，而且需求量也越来越大[12]。
总之，目前我国用高纯铁精矿生产还原铁粉的技术已进入稳定发展的新阶段，还原铁粉将成为汽车工业生产不可缺少的部分，很大程度上用来解决我国高强度、高密度机械零件大量进口的问题，而国外先进技术、先进设备的引进更进一步的推动了它在我国的发展。
参 考 文 献:
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[14] 付菊英，朱德庆等.烧结球团学[M].湖南：中南工业大学出版
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(收稿日期2006-03-24)
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