CN110241304A - 一种切削含油铁泥再生回用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种切削含油铁泥再生回用的方法。该方法的实验步骤为：(1)除油：将含油铁泥分散，加入除油剂，得到除油铁泥；(2)煅烧：将步骤(1)得到的除油铁泥经煅烧处理，得到煅烧铁泥；(3)磁选还原：a、先磁选，然后还原；或者，b、先还原，然后磁选；(4)成型：将步骤(3)a中得到的精铁矿，或者步骤(3)b中得到的含铁精矿，经冷压过程制备成型，得到成型精矿；(5)烧结：将步骤(4)得到的成型精矿，在还原气氛保护下处理得到粉末冶金铸件。本发明提供的含油铁泥再生回用的方法，以含油铁泥固废为原料，生产精铁粉、不锈钢粉或制成粉末冶金铸件，从而实现危险固体的资源化高值利用。

Description

一种切削含油铁泥再生回用的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化处理技术领域，具体涉及一种切削含油铁泥再生回用的方法。
背景技术
轴承钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。目前，切削钢制品用于制作各种轴承套圈和滚动体。例如：制作内燃机、电动机车、汽车、拖拉机、机床、轧钢机、钻探机、矿山机械、通用机械以及高速旋转的个高载荷机械传动轴承的钢球、滚子和套圈。除做滚珠、轴承套圈等外，有时也用来制造工具，如冲模、量具等。
在使用轴承钢生产铸件过程中，需要对铸件表面进行削磨处理，以去除表面的氧化表层，在该过程中会产生大量的铁屑，且由于裹有许多润滑油而成为含油铁泥，这是含油铁泥的主要来源。同时切削机的切削过程会卷入氧化铝(刚玉)，导致产生的铁泥中含铝量升高；而铁屑中铝含量越高，所做成的铸件性能越差。
国内针对此铁泥的方法主要有堆存和送入钢铁厂回收，堆存法不仅会产生二次污染，而且会导致资源的严重浪费。铁泥送入钢铁厂回收虽可以减少土地的占用，但含油量高、高杂质含量的铁泥在冶炼过程中带来污染严重、粘炉等问题，导致钢铁质量下降、炉膛寿命缩短等问题。
含油铁泥具有粒度较细(<50μm)、含油高(约60wt.％)、杂质氧化铝、氧化硅含量高(约6.5wt.％)等特点。因此，对于含油铁泥的回收利用，需要解决以下三个问题：(1)去除铁泥中的切削油；(2)将氧化铝、氧化硅等固体杂质与铁泥中的铁削实现分离。(3)铁屑粒度较细，在空气中极易被氧化成氧化铁，因此需要对铁削进行防止氧化和进行深度还原。
发明内容
针对生产过程产生的切削含油铁泥，发明人通过分析该含油铁泥的中主要成分的占比，发现含油量为40～50wt.％，干基铁泥中铁含量(以氧化铁计算)为88wt.％，铝含量(以氧化铝计算)约为5.5wt.％等特点。并且为了实现铁泥固废的资源化利用，本发明旨在提供一种切削含油铁泥再生回用的方法。
一种切削含油铁泥再生回用的方法，步骤如下：
(1)除油：将含油铁泥加水分散，加入除油剂，得到除油铁泥样品；
(2)煅烧：将步骤(1)得到的除油铁泥经煅烧处理，实现深度除油，得到煅烧铁泥；
(3)磁选分离：
a、先磁选：将步骤(2)得到的优质煅烧铁泥在机械粉碎后，采用磁选过程进行选矿处理，得到含铁精矿和无磁尾矿；
然后还原：将磁选得到的含铁精矿，经过还原处理后得到精铁矿；或者，
b、还原：将步骤(2)得到的煅烧铁泥，在固定床条件下，经过还原处理后得到优质还原矿；
然后磁选：将还原矿在机械粉碎后，采用磁选过程进行选矿处理，分别得到含铁精矿和无磁性尾矿；
(4)成型：将步骤(3)a中得到的精铁矿，或者步骤(3)b中含铁精矿，经冷压过程制备成型，得到成型精矿；
(5)烧结：将步骤(4)得到的成型精矿，在还原气氛保护下处理得到粉末冶金铸件。
作为优选，所述的切削含油铁泥是指含铁金属制品磨削过程中产生的含油铁屑、钢削等，且伴有杂质的铁泥，例如石英砂，刚玉等。
作为优选，步骤(1)中所述的除油条件为：以水为分散介质，水与铁泥的质量比为1～5，除油剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的一种或几种，除油剂与铁泥的质量为0.01～1，机械搅拌转速：10～600rpm，搅拌时间：1～40min，除油温度：室温～90℃。
作为优选，所述阴离子表面活性剂包括高级脂肪酸的盐类或烷基磺酸盐类，所述阳离子表面活性剂包括高级胺盐型表面活性剂或季胺盐类表面活性剂，所述非离子表面活性剂包括OP-10或TX。
作为优选，步骤(2)中所述的煅烧条件：煅烧温度为100～500℃、煅烧时间为0.2～4h。研究发现，此煅烧过程不仅能够将有效分离氧化铝，同时对后续选矿过程提供了极大的便利。
作为优选，步骤(3)中所述的磁选条件为：激磁电流为0.2～0.6A。精选次数为2～4次。研究发现采用该磁选法可以将铁和铝有效的进行分离，分离所得精矿中铁含量增加，尾矿中大部分为氧化铝(刚玉)。
作为优选，步骤(3)中所述的还原法具体为：在惰性气体保护下通入进行还原，还原时间0.2～5h，所述还原气体为H2或CO，所述惰性气体包括氦气或氩气。
进一步优选，步骤(4)中可以掺入铁粉，所述的铁粉型号为粗粉、中等粉、细粉中的至少一种，所掺铁粉的质量占精矿的质量分数为0～100％，其中，不掺铁粉为0。
作为优选，步骤(4)中所述的冷压条件为：压力10～850MPa，保持时间3～5。
作为优选，步骤(5)中煅烧温度为850～1550℃，煅烧时间0.5～3h，还原气氛为一氧化碳或氢气。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明合理实现了危险固体废弃物含油铁泥的合理处置和资源化利用；
(2)本发明可以有效地除去含油铁泥中的水分、油份；
(3)本发明能够将铁泥中的丝状不锈钢和颗粒状三氧化二铝、二氧化硅进行有效的分离，操作过程简单易行；
(4)本发明采用氢气还原法，能够很好地预防和控制铁的氧化，控制铁粉、钢粉中的氧含量。
本发明将固废铁泥制备成粉末冶金铸件，实现了铁泥的高值化利用，具有较高的环保和经济价值。本发明的优势技术点在于能够有效的将铁泥中难以去除的三氧化二铝和二氧化硅颗粒通过以上过程很好地分离，从而提高精铁矿中铁含量。
附图说明
图1为本发明切削含油铁泥再生回用的工艺流程图；
图2为本发明实施例1的实验效果图。
具体实施方式
本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，本实施例涉及一种切削含油铁泥再生回用的方法，包括如下步骤：
(1)除油：100g含油铁泥中加入100g的水，加入1g的OP-10和高级脂肪酸钠，常温下，机械搅拌，转速10rpm条件下，搅拌40min，之后分离干燥，称重，得到除油铁泥。如图2中原含油铁泥以及除油后杂质裸露的铁泥。
(2)煅烧：将除油铁泥，在100℃条件下，煅烧3h，得到优质煅烧铁泥。
(3)磁选：将上述步骤(2)中的优质煅烧铁泥，在磁选条件下进行选矿处理，磁选电流为0.2A，所得精矿重新在该条件下进行4次精选，可以分别得到含铁精矿和无磁性尾矿，如图2的实验效果图中铁粉与Al2O3、SiO2所示。
(4)还原：将磁选得到的含铁精矿，在固定床中进行氢气还原，还原时间为5h，得到精铁矿。
(5)成型：将步骤(3)中得到的精铁矿，在压力为200MPa下进行压制处理，稳定时间为3min，得到成型精铁矿。
(6)烧结：将步骤(5)中得到的成型精矿进行烧结，烧结温度为850℃，所用气体气氛与步骤(4)中的气氛相同，烧结时间为3h，最终得到粉末冶金铸件，如图2的实验效果图中的产品。
通过以上过程制得的冶金铸件中，铁含量约为94wt.％，铝含量约为1.3wt.％，实现了对含油铁泥的再生回用。
实施例2
如图1所示，本实施例涉及一种切削含油铁泥再生回用的方法，包括如下步骤：
(1)除油：100g含油铁泥中加入500g的水，加入10g的TX和季胺盐阳离子表面活性剂，加热至90℃，机械搅拌，转速600rpm条件下，搅拌1min，之后分离干燥，称重，得到除油铁泥。
(2)煅烧：将除油铁泥，在500℃条件下，煅烧0.2h，得到优质煅烧铁泥。
(3)磁选：将上述步骤(2)中的优质煅烧铁泥，在磁选条件下进行选矿处理，磁选电流为0.6A，所得精矿重新在该条件下进行2次精选，可以分别得到含铁精矿和无磁性尾矿。
(4)还原：将步骤(3)中得到的含铁精矿，在固定床中进行CO还原，还原时间为0.2h，得到精铁矿。
(5)掺铁：将步骤(4)中得到的精铁矿，按质量比m(铁粉)：m(精矿)＝1:1进行配比，并混匀，得到优质精铁矿。
(6)成型：将步骤(5)中得到的优质精铁矿，在压力为850MPa下进行压制处理，稳定时间为5min，得到成型精铁矿。
(7)烧结：将步骤(6)中得到的成型精矿进行烧结，烧结温度为1550℃，所用气体气氛与步骤(4)中的气氛相同，烧结时间为1h，最终得到粉末冶金铸件。
通过以上过程制得的冶金铸件中，铁含量约为98wt.％，铝含量约为0.8wt.％，实现了对含油铁泥的再生回用。
实施例3
本实施例涉及一种切削含油铁泥再生回用的方法，包括如下步骤：
(1)除油：200g含油铁泥中加入800g的水，加入4g的高级脂肪酸钠，加热至50℃，机械搅拌，转速550rpm条件下，搅拌30min，之后分离干燥，称重，得到除油铁泥。
(2)煅烧：将除油后的铁泥，在450℃条件下，煅烧1h，得到优质煅烧铁泥。
(3)还原：将步骤(2)中得到的铁泥，在固定床中进行氢气还原，还原时间为2h，得到还原矿。
(4)磁选：将上述步骤(3)中的还原矿，在磁选条件下进行选矿处理，磁选电流为0.4A，所得磁选矿重新在该条件下进行2次精选，可以分别得到含铁精矿和无磁性尾矿。
(5)掺铁：将步骤(4)中得到的优质含铁精矿，按质量比m(铁粉)：m(精矿)＝0.5:1进行配比，并混匀，得到优质精铁矿。
(6)成型：将步骤(5)中得到的优质混合精铁矿，在压力为800MPa下进行压制处理，稳定时间为3min，得到成型精铁矿。
(7)烧结：将步骤(6)中得到的成型精矿进行烧结，烧结温度为1100℃，所用气体气氛与步骤(4)中的气氛相同，烧结时间为0.5h，最终得到粉末冶金铸件。
通过以上过程制得的冶金铸件中，铁含量约为96wt.％，铝含量约为0.9wt.％，实现了对含油铁泥的再生回用。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种切削含油铁泥再生回用的方法，包括如下步骤：
(1)除油：将含油铁泥分散，加入除油剂，得到除油铁泥；
(2)煅烧：将步骤(1)得到的除油铁泥经煅烧处理，得到煅烧铁泥；
(3)磁选还原：
a、先磁选：步骤(2)得到的煅烧铁泥在机械粉碎后，采用磁选过程进行选矿处理，分别得到含铁精矿和无磁性尾矿；
然后还原：将磁选得到的含铁精矿，经过还原处理后得到精铁矿；或者，
b、先还原：步骤(2)得到的煅烧铁泥经过还原处理后得到还原矿；
然后磁选：将还原矿在机械粉碎后，采用磁选过程进行选矿处理，分别得到含铁精矿和无磁性尾矿；
(4)成型：将步骤(3)a中得到的精铁矿，或者步骤(3)b中得到的含铁精矿，经冷压过程制备成型，得到成型精矿；
(5)烧结：将步骤(4)得到的成型精矿，在还原气氛保护下处理得到粉末冶金铸件。
2.根据权利要求1所述的切削含油铁泥再生回用的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的除油条件为：以水为分散介质，水与铁泥的质量比为1～5，除油剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的一种或几种，除油剂与铁泥的质量比为0.01～1，机械搅拌转速：10～600rpm，搅拌时间：1～40min，除油温度：室温～90℃。
3.根据权利要求2所述的切削含油铁泥再生回用的方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括高级脂肪酸的盐类或烷基磺酸盐类，所述阳离子表面活性剂包括高级胺盐型表面活性剂或季胺盐类表面活性剂，所述非离子表面活性剂包括OP-10或TX。
4.根据权利要求1所述的切削含油铁泥再生回用的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的铁泥中含铁成分包括钢或铁中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的切削含油铁泥再生回用的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的煅烧条件：煅烧温度为100～600℃、煅烧时间为0.2～4h。
6.根据权利要求1所述的切削含油铁泥再生回用的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的磁选条件为：激磁电流为0.2～0.6A、精选次数为2～4次。
7.根据权利要求1所述的切削含油铁泥再生回用的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的还原处理具体为：采用固定床、推舟窑或流化床，在惰性气体保护下通入还原性气体进行还原，还原时间0.2～5h，所述还原气体为H2或CO中的一种。
8.根据权利要求1所述的切削含油铁泥再生回用的方法，其特征在于，步骤(4)中冷压成型加入铁粉，所掺铁粉的质量占精矿的质量分数为0～100％。
9.根据权利要求1所述的切削含油铁泥再生回用的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的冷压条件为：压力10～850MPa，保持时间3～5min。
10.根据权利要求1所述的切削含油铁泥再生回用的方法，其特征在于，步骤(5)中的烧结温度为850～1550℃，烧结时间0.5～3h，还原气氛为一氧化碳或氢气。
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CN113210614A (zh) * 2021-05-11 2021-08-06 西峡县泰祥实业有限公司 一种高成型性铁铬合金粉末的制备方法

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