Способ получения железного порошка и устройство для его осуществления

 

Использование: в порошковой металлургии для получения ультрадисперсных порошков металлов восстановлением твердых соединений с помощью газообразных восстановителей. Сущность изобретения: в реактор загружают сырой гидроксид железа, затем гидроксидом железа загружают контейнер и подсоединяют восстановительный газ, включают печь и осуществляют нагрев реактора и восстановительного газа до температуры 350 - 420^oС. Во время проведения восстановления осуществляют сбор выделяющейся воды в сборнике. Отработанные восстановительные газы поступают в систему регенерации газов. 2 с. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения ультрадисперсных порошков металлов восстановлением твердых соединений с помощью газообразных восстановителей.

Известны способы получения металлических порошков, в том числе и железа, включающие восстановление оксидов железа в водороде [1] Известен способ получения порошков железа предварительно нагретым до 600 700^оС водородом (прототип) [2] Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип устройства, является реактор для непрерывного прямого восстановления железных руд [3] Анализ уровня техники позволяет заключить, что необходимость повышения эффективности процессов водородного восстановления осознана давно, однако техническое воплощение идей было громоздким и дорогостоящим. Например, подогрев водорода до 600 700^оС осуществлялся пропусканием его через нагретую гидрированную титановую губку. Применялся дополнительный расходуемый материал, имеющий к тому же ограниченный срок годности. Нагрев дополнительного расходуемого материала требует использования дополнительного источника напряжения и контрольно-измерительного оборудования.

Цель изобретения увеличение удельного выхода целевого продукта, позволяющее значительно уменьшить затраты на получение ультрадисперсных порошков железа.

Поставленная цель достигается организацией непрерывного поступления нагретого восстановительным газом гидроксида железа в реактор во время процесса восстановления, чем обеспечивается полное заполнение реактора к окончанию процесса восстановления.

На чертеже приведено устройство для осуществления способа.

Устройство содержит реактор 1, снабженный газонепроницаемой рубашкой 2, который помещается в печь 3. Нижняя конусная часть реактора снабжена патрубком 4 для ввода восстановительного газа, сборником и конденсатором 5 паров воды и патрубком 6 для вывода отработанных восстановительных газов. В верхней части реактора соосно ему крепится теплоизолированный контейнер 7, снабженный патрубком 8 для вывода отработанных восстановительных газов и регулятором 9 количества выходящих газов. Реактор снабжен объемной сеткой 10 и термопарой 11. На чертеже указан конечный уровень 12 готовой продукции.

Устройство отличается от известного тем, что оно снабжено газонепроницаемой рубашкой, служащей для нагрева восстановительного газа перед его подачей в реактор, содержит дополнительный контейнер, систему распределения газового потока в реактор и контейнер. Дополнительный теплоизолированный контейнер снабжен регулятором отходящего газового потока. Диаметр контейнера составляет 0,6 0,8 диаметра реактора, а объем контейнера 0,50 0,75 объема реактора.

П р и м е р. Способ получения ультрадисперсного порошка железа в предложенном устройстве осуществляют следующим образом. В реактор 1 загружают сырой гидроксид железа. Присутствие химически не связанной воды позволяет в процессе восстановления обеспечить минимальные размеры частиц порошка за счет непрерывного рыхления шихты при ее выделении. Затем гидроксидом железа загружают контейнер 7. Патрубок 4 подсоединяют к системе подачи восстановительного газа, например водорода, и обеспечивают его поступление через рубашку 2 в реактор и контейнер. Величина газового потока через контейнер регулируется регулятором 9. Затем включают печь 3 и выводят устройство в рабочий режим, в частности осуществляют нагрев реактора и восстановительного газа до температуры 350 420^оС. Во время проведения восстановления осуществляют сбор выделяющейся воды в сборнике 5, а отработанные восстановительные газы поступают через патрубки 6 и 8 в систему регенерации газов. В реакторе проводят процесс восстановления гидроксида железа под воздействием температуры печи и нагретого восстановительного газа, в контейнере под воздействием нагретого восстановительного газа. При этом объем шихты в реакторе уменьшается, выделившаяся вода накапливается в сборнике, а в реактор под собственным весом поступает обработанная нагретым газом шихта из контейнера. Конец процесса восстановления гидроксида железа определяют по освобождению контейнера от шихты и прекращению поступления воды в сборник.

Диаметр контейнера размером 0,6 0,8 диаметра реактора обусловлен необходимостью уменьшения излучающей поверхности контейнера, предотвращением потери тепла восстановительным газом. Объем контейнера 0,50 0,75 объема реактора обусловлен потерями воды при восстановлении гидроксида железа и присутствием влаги в шихте.

Результаты восстановления гидроксида железа приведены в таблице.

Из приведенных данных видно, что выбор объема контейнера определяется состоянием восстанавливаемой шихты. Диаметр и высота контейнера определяются его объемом.

Технико-экономическим обоснованием изобретения является возможность увеличения не менее чем на 40% выхода готового продукта за один рабочий цикл. Это позволяет не только снизить себестоимость готового продукта, т.к. затраты электроэнергии и восстановительного газа практически не увеличиваются при проведении отдельного цикла, но и повысить качество изготавливаемого конечного продукта во всем объеме реактора.

Формула изобретения

1. Способ получения железного порошка, включающий восстановление оксидов железа водородом, отличающийся тем, что в качестве оксидов железа используют гидроксид железа, а во время восстановления осуществляют непрерывную подачу гидрооксида железа, нагретого восстановительным газом до температуры восстановления.

2. Устройство для получения железного порошка, содержащее реактор, отличающееся тем, что оно содержит газонепроницаемую рубашку с вводами и выводами восстановительного газа, размещенную вокруг реактора, и контейнер, установленный над реактором, причем объем контейнера составляет 0,50 0,75 объема реактора, а диаметр контейнера 0,6 0,8 диаметра реактора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2