中国粉体网讯 传统的粉末冶金工艺即模压/烧结（PM）。阴模由淬硬的工具钢或硬质合金制作的，阴模型腔具有所生产零件的外形。将粉末装于阴模型腔中，然后用垂直移动的模冲施加压力。压胚从模具中脱出后，在低于主要材料组分熔点的温度下，于保护性气氛中烧结，经必要的后续精加工或处理，即制成零件成品。
我国生产还原铁粉的原料基本为轧钢铁鳞，西欧、北美和日本的还原铁粉80％是以高品位铁精矿为原料生产的，高品位铁精矿较轧钢铁鳞在提高铁粉产量和物理、化学及冶金性能方面都有巨大优势。
1、还原铁粉
1.1 轧钢铁鳞还原铁粉
轧钢铁鳞又称氧化铁皮，在钢材加热和轧制过程中，由于表面受到氧化而形成氧化铁层，剥落下来的鱼鳞状物。全国钢铁企业每年产生的氧化铁皮约1000万t，研究轧钢铁鳞制取粉末冶金用还原铁粉技术符合我国基本国情。
采用轧钢铁鳞为原料，由于轧钢批量、钢种的不同容易混入杂质，使还原铁粉质量、性能受到影响。因此，对原料的选择和处理很重要，对于铁鳞中的杂质特别是对SiO2含量质量分数的控制有较高的要求，一般要求铁鳞中w（TFe）＞70%～73% ，w（SiO2）＜0. 25%～0. 35%。
1.2 铁精矿还原铁粉
以铁精矿粉作为原料制备还原铁粉所用原料来源广泛、成分均一，制备出的还原铁粉具有明显优异的品质和质量稳定性。随着选矿技术的进步，铁精矿粉的纯度越来越高。超纯铁精矿粉可以达到铁含量大于71.5%、SiO2含量小于0.2%，Fe3O4纯度在99%以上的水平。
Si是铁精矿中的主要杂质元素，主要以Si02形式存在。铁精矿的配碳还原一般在1423K下进行，但高于1173 K时Si02会与FeO结合生成极难还原的硅酸亚铁（Fe2Si04），使还原铁粉的TFe含量难以提升。通常Si02含量超过0.2％后，含量每增加0.1％，海绵铁中TFe含量下降0.4％。
1.3 还原铁粉制备工艺
轧钢铁鳞还原铁粉与铁精矿还原铁粉生产工艺类似，以轧钢铁鳞（或高纯铁精矿粉）作原料，用固体碳（焦粉或低硫无烟煤）做还原剂，在隧道窑内高温还原生成海绵铁，再经海绵铁粗细破碎、还原、粉饼破碎、筛分、合批等工序精制而成。
▲还原铁粉生产工艺流程（图片来源：巩义市仁和冶金材料有限公司）
1.3.1 赫格纳斯法
1.3.2 派隆法
派隆法将低碳沸腾钢的轧钢铁鳞破碎至小于0.147mm后，置于多炉床焙烧炉内在980°C下氧化成Fe2O3。然后将Fe2O3粉喂送至带式炉内，在温度不超过1050°C下通以氢气使之还原成铁粉。
2、水雾化铁粉
水雾化铁粉的生产是用高压水将熔融的金属液在雾化器内切断、分散、裂化而成为微小液滴，再经脱水、烘干、生粉高温还原、粉饼破碎、筛分、合批等工序精制而成。水雾化制粉生产成本较低，工艺流程简单，技术容易掌握，通过调整工艺，可以生产不同粒度范围的粉末，但是制得的粉末氧含量相对较高，需要通过后续脱氧还原工艺降低粉末氧含量。
▲水雾化铁粉生产原理（图片来源：金属粉末工业联合会）
2.1 低碳钢液水雾化法
低碳钢液水雾化法是将低碳废钢通过熔化造渣除去或减少磷、硅和其他杂质元素后，通过漏嘴流入雾化器中，同时喷入高压（约8.3MPa）水流击碎金属流而成液滴，液滴落入底下的水槽冷却而凝固成粉。粉末经磁选、脱水和干燥后，送入带式炉，在800～1000℃下以分解氨气予以还原退火处理，即得纯度高的水雾化铁粉。
2.2 QMP法
QMP法为加拿大魁北克公司所开发。将高纯的熔融生铁水（含碳量约为3.3%～3.8%）注入漏包，从漏嘴流下的铁水被水平喷射的高压水流击碎成粒（约3.2mm）后，落入一吸入空气的水冷容器中，使之部分氧化。经干燥的铁粒用球磨法加以粉碎，然后将过筛至小于0.147mm的粉末送入有分解氨气保护的带式炉内，在800～1040℃下利用自身所含的氧进行脱碳退火，再用分解氨气体另行还原退火，即可得粉末冶金用铁粉。
结语
我国已开发出应用铁精矿粉生产还原粉、高压缩性铁粉（600 MPa压制密度达到7.24 g/cm3）、无偏析混合粉、水雾化预合金钢粉（Fe-Mo等）、扩散型合金钢粉（Fe-Ni-Mo-Cu 等）、易切削钢粉（添加MnS）、烧结贝氏体钢粉、电焊条粉、磁性材料用铁粉、冶金炉料用铁粉、化工行业用铁粉等多种产品，满足了市场需求。2017年莱钢集团粉末冶金有限公司建成了年产9万t高性能水雾化铁粉的自动化生产线，我国已具备了在一定区域内与国际企业竞争的实力。
我国2010~2018年铁粉销量年平均增速约为10%，2018年销量达59.5万t，其中年产超万吨的11家铁粉公司的总产量已占国内总产量的93%，说明铁粉生产的规模化优势正在显现。
然而，目前国内铁粉行业的生产与下游行业需求处于不平衡的状态，低档次铁粉产量大于需求，而高档铁粉却依然处于供不应求的局面，其中预混合钢粉、预合金钢粉和扩散型合金钢粉等仍主要依赖进口。钢铁粉末的质量、品种及稳定性等仍与国外知名生产企业，如瑞典Höganäs、加拿大魁北克 、美国Höeganäes、日本JFE、日本神户制钢等存在一定的差距。
参考来源：
1.冯士超等.粉末冶金行业现状及其在我国的发展前景
2.沈进杰等.铁鳞制取还原铁粉试验
3.郭寿鹏等.轧钢铁鳞的综合利用技术
4.黄伯云等.现代粉末冶金材料与技术进展
5.曹羽鑫等.添加剂对铁精矿制备还原铁粉的影响
6.方建锋等.超纯铁精矿粉直接还原制备超细铁粉
7.刘杰等.超级铁精矿制备试验研究
（中国粉体网编辑整理/长安）
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