随着社会的进步和经济的快速发展,人们对于生活质量的要求也在逐步提升,故对生存环境提出了更高的要求。近十余年来,钢铁市场竞争愈演愈烈,高炉炼铁的弊端及其污染等情况越来越严峻,导致各国都在不断寻求和试验炼铁新工艺,促使非高炉炼铁技术又被提上话题,对于非高炉炼铁技术的研究又空前活跃。本文主要研究了低温还原微纳米级氧化铁来制取超细铁粉的工艺,此方法相对于高炉炼铁去掉了设备庞大的大高炉和污染严重的炼焦厂,不仅减少了大量的人力、物力,节约了资源、能源,而且对环境友好。并且氢气直接还原制得的超细铁粉纯度高,形貌好,使用范围广,在社会各行各业都有很好的使用。本文首先对氢气低温还原微纳米级氧化铁进行动力学和热力学探讨,分析低温还原反应进行的可行性。其次,采用高能球磨机对氧化铁粉末进行球磨,改变球磨工艺来获取不同粒度等级的微纳米氧化铁粉末;分别在不同的还原工艺条件下进行氢气还原。最后,使用激光粒度仪对球磨后氧化铁粉及还原铁粉进行粒度检测;利用扫描电镜对还原铁粉进行显微组织观察以及粉末形貌分析;通过氮氧分析仪测定的数据来计算氧化铁的还原率。以此来分析该低温还原反应的还原机理和还原特性,及其在不同工艺条件下制备超细铁粉的情况。氢气低温还原微纳米级氧化铁的反应在动力学上表现为分层的特点,即按照未反应核模型进行,其层序结构为Fe₂O₃|Fe3O4|FexO|Fe。且该反应在热力学上是逐级进行的,先是形成较低价氧化物,最后是铁。通过热力学计算得到:在还原温度为300℃时,该低温还原反应是可以进行的,只是反应进行的较为缓慢。高能球磨法对于氧化铁粉末的均匀细化非常有效,通过改变不同的球磨工艺可以得到粒度不同的氧化铁粉末。在本实验中,经过30 h的球磨后可使氧化铁粉末的粒度由原来的50μm细化到1μm以下;同时氧化铁粉末颗粒的粒度分布由宽泛变得狭窄,粉末粒度逐渐趋于均匀化。还原温度越高,氧化铁粉末的还原率越大;随着还原时间的延长,氧化铁粉末的还原率也在增大。实验中氢气流量的大小对还原反应的影响微乎其微,但为了实验的进行和稳定应保持在正压力。随着氧化铁粉末粒度的减小,还原反应进行的越迅速,还原铁粉粒度与氧化铁粉末粒度相比稍有减小。得到氧化铁粉末低温还原的最佳工艺条件:还原温度为700℃,还原时间为60min,氧化铁粉末粒度为0.8μm,氢气流量为1 L/min。在最佳工艺条件下还原反应易进行且彻底,得到的还原铁粉形貌好,价值高。