Materiales para pulvimetalurgia: polvo de hierro

La industria de fabricación de polvos metálicos, como materia prima básica para la pulvimetalurgia, también ha ajustado activamente la estructura de sus productos. La producción de polvos se ha desarrollado de forma constante, la calidad se ha mejorado aún más y la variedad ha aumentado. El polvo de hierro ultrafino es una de las materias primas básicas para la industria de la pulvimetalurgia. Debido a su gran superficie específica y su actividad, tiene propiedades especiales como electricidad, magnetismo, luz, catálisis, adsorción y reacción química.

Por lo tanto, el polvo de hierro ultrafino tiene una amplia gama de usos, principalmente utilizado en pulvimetalurgia, fabricación de piezas mecánicas, producción de materiales de fricción, materiales antifricción, materiales superduros, materiales magnéticos, lubricantes y otros productos. En segundo lugar, el polvo de hierro ultrafino se usa ampliamente en la industria química, corte, materiales de calentamiento, varillas de soldadura, etc. En los últimos años, el polvo de hierro también ha tenido amplias perspectivas de aplicación en muchos campos como el electromagnetismo, la biología, la medicina, la óptica, la metalurgia, etc.

Método de producción de polvo de hierro:

1. Polvo de arrabio: se obtiene triturando los materiales sobrantes de la industria del hierro fundido o del procesamiento de metales. Su contenido de carbono es de alrededor del 2-4%. Es un polvo de aleación de hierro y se utiliza generalmente en la industria de tratamiento de aguas residuales; utiliza la reacción de la celda galvánica para decolorar las aguas residuales.
2. Polvo de hierro reducido: El método de producción de polvo de hierro reducido es mediante el método de reducción química, es decir, utilizando monóxido de carbono para reducir el fósforo de óxido de hierro producido durante el laminado de acero. El polvo de hierro elemental producido por este método se denomina "polvo de hierro reducido". Debido a que tiene un buen grado intersticial y una microestructura similar a una esponja, también se le llama "polvo de hierro esponjoso". El contenido de hierro es generalmente superior al 96,0%. Se puede utilizar en la reducción química, la pulvimetalurgia y otras industrias, pero debido al alto contenido de óxido de hierro, la densidad del producto prensado suele ser de solo 5,8 g/cm3, la dureza es relativamente grande y es difícil procesarlo de nuevo.
3. Polvo de hierro electrolítico El hierro de alta pureza producido mediante la electrolisis de chatarra de acero en una solución acuosa de sulfato de hierro se denomina "polvo de hierro electrolítico". Este polvo de hierro elemental tiene una pureza muy alta, partículas muy finas, forma irregular y una gran superficie. Los estudios han demostrado que la actividad química y la tasa de absorción humana de este polvo de hierro elemental son las más altas entre todos los tipos de polvos de hierro. Sin embargo, debido al alto costo de producción, este polvo de hierro elemental es difícil de popularizar.
4. Polvo de hierro hidroxilado El polvo de hierro hidroxilado es un compuesto Fe-OH formado por hierro y grupos hidroxilo. Sus propiedades físicas son partículas redondas. Es el más pequeño entre todos los tipos de polvos de hierro elemental, pero su densidad intersticial es muy baja. Se puede utilizar en el proceso de desulfuración en la industria con un buen efecto desulfurante. Puede reemplazar al ZnO en ciertas situaciones. Su costo es menor que el ZnO y su efecto desulfurante es mejor. Sin embargo, debido al alto costo de producción, este polvo de hierro elemental aún no se ha utilizado ampliamente.
5. Polvo de hierro atomizado
(1) Polvo de hierro atomizado con agua: dividido en dos procesos de producción: método de atomización con agua líquida de acero con bajo contenido de carbono y método QMP
(2) Se utiliza gas a alta presión para impactar el flujo de agua de hierro líquido, pero el polvo de hierro atomizado con gas oxida aún más el polvo de hierro. Después del enfriamiento por atomización, debe reducirse nuevamente antes de que pueda desoxidarse y obtener el producto terminado. En comparación con el polvo de hierro atomizado con gas, existe un proceso de reducción adicional. Ahora, la mayoría de ellos son polvos de hierro atomizados con agua.

Entonces, ¿qué tipo de carga es polvo de hierro y cuáles son sus características peligrosas?
¿Qué precauciones se deben tomar durante el transporte marítimo? Veámoslo juntos. El polvo de hierro reducido para envíos exprés de mercancías peligrosas es un tipo de polvo gris o negro que contiene principalmente hierro elemental y su tamaño de partícula suele ser inferior a 1 mm, conocido comúnmente como "doble absorbente". Generalmente se elabora reduciendo óxidos de hierro (óxido ferroférrico, concentrado de hierro, etc.) utilizando agentes reductores sólidos o gaseosos (coque, carbón vegetal, antracita, gas de agua, gas natural convertido, amoniaco descompuesto, hidrógeno, etc.). Se divide en cinco grados según el tamaño de partícula: polvo grueso, polvo medio, polvo fino, polvo microfino y polvo ultrafino. El polvo de hierro compuesto por partículas con un tamaño de partícula de 150-500 μm es polvo grueso, con un tamaño de partícula de 44-150 μm es polvo medio, 10-44 μm es polvo fino, 0,5-10 μm es polvo ultrafino y menos de 0,5 μm es polvo ultrafino.

Los principales usos del polvo de hierro reducido son: ① Como materia prima de los productos de pulvimetalurgia, el consumo representa aproximadamente el 60-80% del consumo total de polvo de hierro; ② Como materia prima de las varillas de soldadura, agregar entre un 10 y un 70% de polvo de hierro al recubrimiento puede mejorar el proceso de soldadura de la varilla de soldadura y mejorar significativamente la eficiencia de deposición; ③ Como agente de pulverización para el corte por llama, al cortar productos de acero, rociar polvo de hierro en la llama de oxígeno-acetileno puede mejorar el rendimiento de corte, ampliar la gama de tipos de acero de corte y aumentar el espesor que se puede cortar; ④ También se puede utilizar como agente reductor en síntesis química orgánica, portador de tinta de fotocopiadora, etc. Sus propiedades reductoras y de adsorción se utilizan para tratar residuos sólidos industriales y aguas residuales industriales; también se utiliza ampliamente en el proceso de producción de materiales de baterías de litio en la industria de las nuevas energías.

Proceso de producción de polvo de hierro reducido
El polvo de hierro reducido generalmente se produce mediante el método de reducción de mineral de hierro y el método de atomización.
1. El método de reducción de mineral de hierro se genera generalmente reduciendo el óxido férrico en un flujo de gas de hidrógeno o monóxido de carbono en condiciones de calor elevado. El polvo de hierro reducido producido mediante este proceso tiene partículas irregulares, poca soltura y poca compresibilidad, pero es barato y se utiliza a menudo en aplicaciones a gran escala, como piezas estructurales, varillas de soldadura y corte de metales. Se divide en polvo de hierro reducido primario (polvo de hierro reducido directo) y polvo de hierro reducido secundario según los requisitos de pureza.
2. Método de atomización (niebla de agua, niebla de gas) Los más utilizados son la atomización de gas y la atomización de agua. Al atomizar polvo de hierro, la materia prima de hierro metálico se funde primero en líquido (generalmente sobrecalentado a 100~150℃), y luego se atomiza en gotitas finas cuando pasa a través de la boquilla y se encuentra con el flujo de aire o agua de alta velocidad. Las gotitas atomizadas se solidifican rápidamente en polvo de hierro reducido en el cilindro de atomización cerrado.

El proceso de producción de polvo de hierro atomizado no contiene impurezas mezcladas, tiene una alta pureza, buena compresibilidad y una morfología y tamaño de partícula controlables. A menudo se utiliza en áreas de alta demanda, como piezas mecánicas de alta densidad. El principal peligro del polvo de hierro es el autocalentamiento. El polvo de hierro reducido reacciona fácilmente con agua o aire para liberar calor y autocalentamiento. La reacción de autocalentamiento es muy lenta a temperatura ambiente. Cuando la temperatura supera los 200 ℃, la velocidad de reacción se acelera significativamente, generando una gran cantidad de calor e hidrógeno. Si la temperatura ambiente continúa aumentando o hay una gran cantidad de humedad, es muy fácil que se queme espontáneamente. Cuando hay agua o vapor de agua húmedo en la bodega de carga, el polvo de hierro reducido reacciona fácilmente con el agua para liberar hidrógeno y calor, y cuando la relación de volumen de hidrógeno y aire supera el 4%, puede producirse una explosión violenta. En particular, cuando se encuentra con agua salada o entra en contacto con agua de mar, la reacción se intensificará.

El polvo de hierro reducido inflamable reaccionará con el oxígeno del aire en condiciones adecuadas, es decir, se incendiará y arderá, liberando mucho calor. Las partículas de polvo de hierro reducido tienen una gran superficie específica y son muy activas. Su peligrosidad aumenta a medida que disminuye el tamaño de sus partículas. En la producción, las partículas de polvo de hierro más pequeñas se pueden procesar en 1~5 micrones. En términos generales, la malla -200 (menos de 75 micrones) es más peligrosa y más fácil de quemar.

Peligro de inhalación: El principal peligro del polvo de hierro reducido en las etapas de producción y almacenamiento es la inhalación. La inhalación de polvo de hierro reducido en exceso o humo y polvo de óxido de hierro durante un corto período de tiempo irritará las vías respiratorias y causará faringitis, tos, dificultad para respirar, debilidad, fatiga, escalofríos, sudoración, dolor muscular y articular; la exposición a largo plazo y la inhalación excesiva provocarán la deposición de hierro en los pulmones, el bazo y el sistema linfático; la inhalación de polvo provocará manchas de color en los pulmones; por lo tanto, cuando se produce o utiliza polvo de hierro reducido durante un tiempo prolongado, debe haber un sistema de extracción y extracción de polvo en los lugares cerrados donde se produce y utiliza el polvo de hierro reducido, y las personas deben tener un equipo de protección respiratoria completo.