海綿鐵還原鐵粉

1、海綿鐵濾料產(chǎn)品簡介:海綿鐵濾料還原鐵粉,灰色或黑色粉末,又稱“雙吸劑” ,能夠吸收空氣中的水分和氧氣, 常用于食品保鮮。海綿鐵濾料還原鐵粉一般由四氧化三鐵在高熱條件下在氫氣流或一氧化碳?xì)饬髦羞€原生成, 主要成分為結(jié)構(gòu)疏松的單質(zhì)鐵。 由于還原鐵粉本身已為粉末狀, 再加之其微觀結(jié)構(gòu)又十分疏 松,故其表面積極大。在化工生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)室作業(yè)中常用作優(yōu)質(zhì)還原劑。海綿鐵濾料還原鐵粉由于易氧化, 故要粉碎分級必須要在保護(hù)氣體的狀態(tài)下進(jìn)行, 一般要進(jìn) 行超微粉碎分級時是用 JZDB 氮?dú)獗Ｗo(hù)粉碎分級機(jī)進(jìn)行超微粉碎分級, 如果只是要對還原鐵 粉進(jìn)行高精分級則只需用 JZDF 氮?dú)獗Ｗo(hù)分級機(jī)即可。另外在市面上銷售的一

2、種熱袋, 其結(jié)構(gòu)為兩層包裝袋, 外層為不透氣包裝, 內(nèi)層為一裝滿還 原鐵粉的透氣小包, 使用時只需打開外層包裝, 使空氣進(jìn)入, 還原鐵粉即可立即與氧氣反應(yīng) 產(chǎn)生熱,可使溫度保持在 45度左右長達(dá) 4小時之久。其原理也是利用了還原鐵粉易與氧化 劑反應(yīng)的特點(diǎn)。我公司生產(chǎn)的還原鐵粉各項(xiàng)參數(shù)達(dá)標(biāo), Fe 98%,碳 0.01%,磷和硫都小于 0.03%,氫損 為 0.10.2%。海綿鐵濾料還原鐵粉的主要用途有 :粉末冶金制品還原鐵粉,此行業(yè)耗用還原鐵粉總量的 60%80%。電焊條用還原鐵粉,在藥皮中加入 1070%鐵粉可改進(jìn)焊條的焊接工藝并顯著 提高熔敷效率。海綿鐵濾料化工用還原鐵粉,主要用于化工催化

3、劑,貴金屬還原,合金添加,銅置換等。切 割不銹鋼鐵粉,在切割鋼制品時,向氧 -乙炔焰中噴射鐵粉 , 可改善切割性能,擴(kuò)大切割鋼種 的范圍, 提高可切割厚度。 我國粉末冶金行業(yè)技術(shù)的不斷提高, 目前粉末冶金零件廣泛應(yīng)用 與飛機(jī),摩托車,家庭轎車,汽車,農(nóng)機(jī),礦山,電動工具,機(jī)床,運(yùn)輸?shù)雀鞣N機(jī)械行業(yè)。 常溫塊狀海綿鐵除氧劑 , 是一種環(huán)保型水處理介質(zhì) . 采用經(jīng)活化處理得到的高活性 , 大比表面 積 的 海 綿 鐵 濾 料 型 除氧 劑 . 常 溫 下 處 理 工 業(yè) 水 (或 軟 水 都 取 得 理 想 的 效 果 (殘 氧 含 量 :0.03-0.05mg/L , 該產(chǎn)品配套 設(shè)施具有投資少

4、, 維護(hù)簡單 , 運(yùn)輸成本低 , 除氧效果好的優(yōu)點(diǎn) , 可廣泛用于鍋爐和循環(huán)水設(shè)備 的防腐 , 是一種性價(jià)比很高的節(jié)能產(chǎn)品 .海綿鐵濾料除氧原理 :采用具有巨大比表面積的海綿鐵為濾料 , 當(dāng)含有溶解氧的水通過海綿鐵 時 , 水中氧 氣與海綿鐵發(fā)生生徹底的氧化反應(yīng) . 其化學(xué)反應(yīng)如下 : 2Fe+2H2O+O2-2Fe(OH2 2Fe(OH2+H2O+2O2-2Fe(OH3 反應(yīng)產(chǎn)物 Fe(OH3 為不溶于水的松軟絮狀物 , 當(dāng)其積 累 到一定程度時 , 即可通過反沖洗排掉 , 恢復(fù)到初始 的除氧能力 . 海綿鐵濾料工作環(huán)境 :處理水 量 :4-50t/h 反洗強(qiáng)度 :16-21L/m2 反洗間

5、隔 :24h 工作溫度 :5-80 除氧速度 :15-18m/h 處理前 溶氧含量 :6-8mg/L 工作壓力 :0.15-0.5MPa 處理后溶氧含量 :0.03-0.05mg/L.海綿鐵濾料應(yīng)用范圍 :各種鍋爐 , 換熱器 , 熱力管線補(bǔ)水 , 工業(yè)循環(huán)冷卻水及油田注水 .海綿鐵濾料特點(diǎn) :1. 使用幫命長 , 無毒 , 不污染環(huán)境 , 出水含氧量穩(wěn)定在 0.05mg/L 以下 , 完全符合國家低壓鍋爐 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) (GB1576-2001要求 .2. 常溫運(yùn)行 , 無需加熱 , 運(yùn)行成本低 , 克服了熱力除氧 , 真空除氧須加熱耗能的缺點(diǎn) .3. 用量少 , 一般情況下除氧劑消耗量 1 噸

6、水為 10g.4. 反洗頻率低 , 再生效果好 。海綿鐵的現(xiàn)狀及其發(fā)展前景 : 在中國 , 目前海綿鐵行業(yè)的生產(chǎn)主要采用煤基隧道窯罐式法 , 本 工藝的技術(shù)比較成熟 , 也比較穩(wěn)定 , 近年來隨著我國鋼產(chǎn)量的日益巨增 , 海綿鐵的需求量也越 來越大 . 還原海綿鐵的技術(shù)和裝備也自然在不斷 的發(fā)展 , 還原裝備經(jīng)歷了倒焰窯 , 輪窯 , 燒煤隧 道窯 , 熱煤氣隧道窯 . 也有回轉(zhuǎn)窯 , 豎窯 , 轉(zhuǎn)底窯等其它 方式 , 而主流還原裝備就是隧道窯 罐式法 . 為了擴(kuò)大產(chǎn)量和企業(yè)規(guī)模 , 現(xiàn)在我國曾有 鏈蓖機(jī) -回轉(zhuǎn)窯 -冷卻筒 , 轉(zhuǎn)底窯以及豎爐等還原方法 . 但 經(jīng)過幾個項(xiàng)目的實(shí)施驗(yàn)證 , 目

7、前我國已經(jīng)上馬的 鏈蓖機(jī) -回轉(zhuǎn)窯 -冷卻筒 模式 的還原生產(chǎn)線基本上都已停 產(chǎn)了 . 其原因是多方面的 . 中國是第一大鋼產(chǎn)量國家 , 年需求海 綿鐵需求量大約 3000 萬噸 . 并且現(xiàn)在海綿鐵的應(yīng)用越來越廣 泛 , 除了電弧爐 , 還有轉(zhuǎn)爐 , 中頻 感應(yīng)爐也可應(yīng)用 . 現(xiàn)在高爐 , 沖天爐也有應(yīng)用 . 還可以用于冷卻劑以及 化工和其它方面也在應(yīng) 用 . 隨著焦碳價(jià)格的飛漲 , 高爐在填加 10-15%的海綿鐵 (還原率 80-88%,焦比幾乎不變 , 煉鐵 成 本卻要降低 500-800 元 /噸 . 盡管中國海綿鐵的應(yīng)用廣泛 , 數(shù)量巨大 . 而年生產(chǎn)能力卻不到 70 萬噸 , 不到

8、印度半個月的產(chǎn)量 . 卻 還存在著賣難 , 價(jià)格低 , 效益低的根本問題 . 試問隧道窯 法海綿鐵企業(yè)老總們 , 有幾個企業(yè)常年在生產(chǎn) ? 工廠效益很好 ? 銷售很順利 ? 回款很順 利呢 ? 鏈蓖機(jī) -回轉(zhuǎn)窯 -冷卻筒 的生產(chǎn)線又有哪家在正常生產(chǎn)呢 ? 為什么我國海綿鐵市場巨大 , 鋼廠 還要化高價(jià)進(jìn)口國外的熱壓塊海綿鐵呢 ?! 不喜歡用我們中國的 產(chǎn)品呢 ? 1,成本高 ;2, 質(zhì)量差 ;3, 規(guī)模小 成本高因?yàn)槟壳八淼栏G罐式法海綿鐵主要采用 TFe=65-67%的鐵礦粉間接還原 后取得的 , 生產(chǎn) 工藝就完成了 . 這種礦粉基本上符合高爐生產(chǎn)用 , 與高爐爭奪資源 , 其結(jié)果是 礦粉價(jià)格

9、越來越高 , 造成海綿鐵的成 本也越來越高 . 目前隧道窯還原海綿鐵離不開耐火罐 , 此一項(xiàng)費(fèi)用占 260-320 元 /噸 . 這種生產(chǎn)模式 , 決定了企業(yè) 規(guī)模小 , 生產(chǎn)產(chǎn)量低 ; 能耗大 , 此一項(xiàng) 需要成本 500-600kg 的塊煤 , 合運(yùn)行成本 400-500 元 /噸 . 質(zhì)量差因?yàn)槟壳八淼栏G罐式 法還原海綿鐵大都采用鐵礦粉 , 還原后不進(jìn)行再加工 , 最多再加工 成冷壓塊 . 其產(chǎn)品的品位 , 金 屬化率和脈石含量取決于原礦粉的指標(biāo) , 還原后無能為力 . 加上還原技術(shù)不 穩(wěn)定 , 所以還原出 的海綿鐵大都品位在 86-89%,金屬化率在小于 92%,脈石含量在 5-14%

10、.再加上隧 道法海綿 鐵企業(yè)產(chǎn)量少 , 鋼廠只能委托經(jīng)銷商批量供貨 , 這也必然還存在人為的摻假現(xiàn)象 . 所以鋼廠實(shí) 際買到的海綿鐵根本不適合其應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn) . 冶煉成本較高 . 規(guī)模小中國海綿鐵生產(chǎn)企業(yè) 年產(chǎn)量超過 5 萬噸規(guī)模的寥寥無幾 , 大都在 1-3 萬噸的規(guī)模 . 鋼廠 不喜歡同企業(yè)簽定供貨 合同 . 即便達(dá)成協(xié)議 , 其回款大都是承兌匯票 , 并且還不及時 . 既然中國有巨大的海綿鐵市場 , 國家政策又鼓勵生產(chǎn)還原鐵 . 海綿鐵企業(yè)要為社會提供大量低成本 , 高品質(zhì)的海綿鐵產(chǎn)品 ; 同 時還要獲得相當(dāng)?shù)睦麧?. 這使海綿鐵行業(yè)將來如何發(fā)展呢 ? 中國海綿鐵的出路是非常光明的 . 只

11、要做到 : 1, 2, 投資規(guī)模與產(chǎn)品產(chǎn)量相當(dāng) . 提供高品質(zhì)的產(chǎn)品 . 金屬化率在 96%以上 ; 全鐵在 90-94%以上 ; 脈石含量在 5%以下 , 密度在 5.0t/m3 以上 . 3, 4, 低成本運(yùn)行 . 生產(chǎn)運(yùn)行成本比 現(xiàn)在的生產(chǎn)方式低 1000 元 /噸以上 . 企業(yè)規(guī)模大 . 每個企業(yè)的規(guī)模都在 15-50 萬噸以上 . 鋼 廠和海綿鐵企業(yè)就一定雙贏 . 要達(dá)到上述四個條件目前可能嗎 ? 有這種工藝和裝備嗎 ? 有 . 我 們就能 . 中國是一個貧鐵礦資源發(fā)達(dá)的國家 , 有大量的赤鐵礦 , 鮞狀赤鐵 , 礦褐鐵礦 , 菱鐵礦 , 高 硫 , 磷等 鐵礦資源以及燒渣 , 氧化

12、鋁赤泥 , 銅冶煉 , 鉛鋅冶煉的尾渣等等一切低品位含鐵以及多 金屬的資源 . 把上述的原料資源化 , 生產(chǎn)海綿鐵的成本一定要降低 1000 元 /噸 . 還可以獲得其 它多金屬和非金屬 產(chǎn)品 . 改革投資大 ; 占地面積廣 ; 消耗能源大 , 耐火罐多 ; 設(shè)備自動化程度低 ; 勞動力密集 ; 還原品質(zhì)低 的隧道窯法生產(chǎn)模式和技術(shù)工藝 . 改良投資巨大 , 原料運(yùn)行條件高 , 生產(chǎn)成本高的 鏈蓖機(jī) -回轉(zhuǎn)窯 -冷卻筒 的生產(chǎn)裝備和工藝水平 . 根本改變煤基回轉(zhuǎn)窯法生產(chǎn) 海綿鐵生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)理念 . 我們設(shè)計(jì)的煤基回轉(zhuǎn)窯法海綿鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備就可以實(shí) 現(xiàn)上述條件 . 鐵礦石 (鐵礦粉 還原

13、, 焙燒 , 熔融生鐵工藝技術(shù) . 以鐵礦粉為例 :煤基回轉(zhuǎn)窯法總 能耗 (含還原劑 為 600kg/t;煤基隧道窯法總能耗 (含還原劑 為 1500kg/t;外加 200-300 元 /噸的耐火罐成本 . 只兩項(xiàng)煤基回轉(zhuǎn)窯法的運(yùn)行成本就比煤基隧道窯法降 低 1000 元 /噸以上 . 再加上其它優(yōu)勢 . 這就是說 :煤基隧道窯法還原海綿鐵的生產(chǎn)模式已經(jīng)完成其歷史使命 , 將不 在符合中國市場的需要 了 . 大力開發(fā)煤基回轉(zhuǎn)窯法 , 豎爐法 (配合好的工藝技術(shù) , 隧道窯無罐 法以及礦石還原焙燒熔融法才 將是中國海綿鐵行業(yè)發(fā)展的方向 . 把含鐵的礦和廢渣資源化 是我們的目地 . 采用固體碳還原

14、法生產(chǎn)海綿鐵 , 原料主要為軋鋼氧化鐵皮 (俗稱鐵鱗 或精礦 粉 , 經(jīng)過烘干 , 篩分 , 磁選 , 研磨等一系列處理后的鐵鱗與還原劑通過環(huán)形裝具裝入耐火罐再裝 車之后進(jìn)入隧道窯 , 整個還原反應(yīng)在隧 道窯中發(fā)生 . 其工藝流程如圖 1: 圖 1 海綿鐵生產(chǎn)工藝流程圖 為了更好地控制海綿鐵質(zhì)量 , 了解其基本原理和生產(chǎn)工藝要求是必不可少的 . 本文 就海綿鐵生產(chǎn)的基 本原理及質(zhì)量控制作一簡要敘述 . 還原反應(yīng)基本原理 鐵的氧化物的還 原過程是分階段進(jìn)行的 , 即 :Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe. 研究表明 :用固體碳直接還原 鐵的氧 化物時 , 當(dāng)溫度高于 570時反應(yīng)為 : 3Fe

15、2O3+CO=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO+CO2 FeO+CO=Fe+CO2 當(dāng)溫度低于 570時 , 由于 FeO 不能穩(wěn)定存在 ,Fe3O4 直接還原成金屬 鐵 : Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2 雖然固體碳能直接還原鐵的氧化物 , 但是固體與固體之間接觸面 積很有限 , 因而固固反應(yīng)速度慢 . 只要罐內(nèi)有固體碳存在則碳的氣化反應(yīng)總是在進(jìn)行 , 即系 統(tǒng)內(nèi)總會發(fā)生 C+CO2=2CO 這樣的反應(yīng) , 故達(dá)到一 定溫度時系統(tǒng)內(nèi)總有大量 CO 存在 , 它 可以加快固體碳還原鐵氧化物的速度 . 因此固體碳還原鐵的氧化物實(shí) 質(zhì)上就是 CO 間接還 原反應(yīng)與 CO2 和

16、 C 的氣化反應(yīng)的綜合反應(yīng) , 即固體碳還原鐵的氧化物的原理 .生產(chǎn)工藝要求 -對鐵鱗的要求 鐵鱗的物理化學(xué)性能優(yōu)劣將直接影響海綿鐵的質(zhì)量 . 生產(chǎn)不 同質(zhì)量等級的海綿鐵對進(jìn)廠鐵鱗的化學(xué)成 份要求如表 1 所示 : 表 1 品種 級 級 級 品種等級及其對應(yīng)的化學(xué)成分 % TFe/ 72 71 70 S/ 0.020 0.020 0.030 Si/ 0 10 0.15 0.20 Mn/ 0 35 0.40 0.50 P/ 0.020 0.020 0.030 酸不溶物 / 0.20 0.35 0.60 在物理性能方 面的要求主要是鐵鱗的粒度 . 研究表明 , 多相反應(yīng)與界面有關(guān) , 鐵鱗愈細(xì)其界

17、面的面積 愈大 , 還 原反應(yīng)愈快 . 但研究表明鐵鱗粒度細(xì)到一定的程度后 , 由于顆粒與顆粒之間的縫隙減小 , 透氣 性 變差 , 反應(yīng)速度會隨之降低 .經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明 : 鐵鱗的粒度在 2060 目范圍內(nèi)還原反應(yīng)效果較好 . 單一的某種 鐵鱗因其化學(xué)成份有時難以滿足質(zhì)量要求 , 生產(chǎn)中通常是將兩種或兩種以上的鐵鱗搭配使用 以 滿足生產(chǎn)和質(zhì)量控制需求 . -對還原劑的要求 應(yīng)用廣泛的還原劑主要有無煙煤和焦末 , 如 采用焦末 , 由于其硫含量較高 , 因此焦末中還必須添加適 量的脫硫劑 (石灰 . 對還原劑的化學(xué) 成份要求如表 2 所示 : 表 2 名稱 焦末 名稱 石灰 還原劑化學(xué)

18、成分 % C 固 / 70 CaO/ 65 S/ 1.0 MgO/ 4 揮發(fā)份 / 3.0 灰份 / 18 SiO2/ 5 水份 / 10.0 焦末的粒度對還 原過程影響較大 , 為了加快碳的氣化反應(yīng) , 提高還原速度 , 要求焦末的粒徑 8mm. 焦末的消 耗量主要根據(jù)鐵鱗的含氧量而決定 , 生產(chǎn)中考慮到焦末的燒損及 CO 的逸出等原因其使用 量必須過 量 . 脫硫劑的摻入量視焦末的 S 含量而定 , 摻入量不足會使焦末中的 S 滲入到海 綿鐵致使其 S 含量升高 . -還原反應(yīng)的工藝條件 還原過程中 , 還原溫度 , 還原時間 (生產(chǎn)上體 現(xiàn)為進(jìn)車速度 , 料層厚度 , 還原氣氛是一個互相

19、制約的 有機(jī)整體 . 理論上 , 只要將各項(xiàng)工藝參 數(shù)調(diào)至最佳狀態(tài) , 就會達(dá)到理想中的還原終點(diǎn) , 即海綿鐵氧 , 碳含 量都很低 , 相應(yīng)地鐵含量很高 . 但是 , 實(shí)際生產(chǎn)中整個還原系統(tǒng)十分復(fù)雜 , 在多種影響因素并存的條件下 還原終點(diǎn)很難實(shí)現(xiàn) , 所以生產(chǎn)中采取的往往是過還原終點(diǎn)制度 , 即允許海綿鐵輕度滲碳 (C:0 15%0 30%. 即是 實(shí)現(xiàn) Fe+C Fe3C 的過程 . 實(shí)踐證明利用滲碳得到的一次粉在二次還原階段可快速而經(jīng)濟(jì) 地除去海綿鐵 冷卻過程中氧化所造成的高氧含量 .常見的質(zhì)量問題及相應(yīng)控制措施1 夾生若芯部出現(xiàn)黑色光亮帶的海綿鐵 , 即為夾生海綿鐵 . 夾生致使海綿

20、鐵氧含量偏高會增加 二次還原時 間 . 造成夾生的原因主要有 : 還原時間不足 , 即進(jìn)車偏快 ; 料層太厚致使配碳量 相對不足 , 此時應(yīng)調(diào)整環(huán)形裝具的規(guī)格降低料層厚度 ; 還原溫度偏低 ; 配碳量不足即是焦末 固定碳含量低 , 投入使用的量不足或是其顆粒太粗致使芯部反應(yīng)不充分 ;2 氧化 表面呈藍(lán)色或褐色的海綿鐵即為氧化海綿鐵 . 氧化的海綿鐵硬度較高且氧含量偏高 , 增加二次還原時 間的同時還會使破碎困難 . 造成氧化的原因主要有 : 耐火罐密封不良 , 這將 致使窯內(nèi)空氣進(jìn)入耐火罐導(dǎo)致海綿鐵氧化 ; 耐火罐頂部焦末燒損嚴(yán)重 , 致使頂部海綿鐵發(fā)生 氧化 . 為解決此問題 , 裝罐時在罐頂過量裝入還原劑 封口可以有效防止焦末燒損 , 同時還原后 殘余的焦末和灰份還可以將海綿鐵覆蓋防止氧化 . 冷卻速度慢 . 由于隧道窯冷卻速段較長還 原得到的銀白色海綿鐵在冷卻段將被氧化成褐色甚至藍(lán)色 , 致使氧含量升高 .3 過燒 過燒的海綿鐵因嚴(yán)重滲碳質(zhì)地特別堅(jiān)硬 , 敲擊時發(fā)出清脆的金屬聲響 , 造成過燒的原 因主要有 : 還原溫度太高 ; 還原時間太長 , 即進(jìn)車太慢 ; 焦末使用過量 , 配碳量