工業(yè)純鐵生產(chǎn)工藝流程

1、工業(yè)純鐵生產(chǎn)工藝流程內(nèi)容來源網(wǎng)絡(luò)，由深圳機(jī)械展收集整理！更多相關(guān)金屬材料及金屬加工設(shè)備展示，就在深圳機(jī)械展！純鐵是一種含碳量很低的鐵合金， 具有矯頑力低、導(dǎo)熱和電磁性能良好、質(zhì)地柔 軟、韌性大等優(yōu)良性能。目前，已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的純鐵的純度為 99.6%99.8%99.6%99.8%，又稱為工業(yè)純鐵。工業(yè)純鐵是一種重要的鋼鐵基礎(chǔ)材料，主要 用于冶煉各種高溫合金、耐熱合金、精密合金、馬氏體時效鋼等航空航天、軍工 和民用合金或鋼材。根據(jù)用途，其主要分為電磁純鐵、原料純鐵和軍工純鐵三大 類。國內(nèi)外學(xué)者開展了大量純鐵制備方法及其性能的研究，制備的純鐵純度多在99.99%99.9999%99.99%

2、99.9999% 的范圍內(nèi)，又稱為超純鐵(Ultra-High(Ultra-High PurityPurity Iron)Iron) 。其純度 很高，并具有很多獨(dú)特的性能，如不溶解于鹽酸、硫酸而溶于硝鹽酸，難以用傳 統(tǒng)的鋸條切割，熔點(diǎn)比普通鐵高，在潮濕的空氣中不易生銹等。超純鐵的制備與 研究成為當(dāng)前高純金屬研究中的熱點(diǎn)之一。國內(nèi)外超純鐵的制備工藝仍很不成 熟，大部分研究與開發(fā)還集中在小規(guī)模試驗室階段，超純鐵的供應(yīng)也不能滿足需求。因此，超純鐵的研發(fā)具有很大的市場潛力和利潤空間。工業(yè)純鐵和超純鐵都屬于純鐵的范疇，但由于鐵的純度不同，又具有各自不 同的制備方法、性能特點(diǎn)和使用范圍。工業(yè)純鐵的研發(fā)進(jìn)展

3、工業(yè)純鐵的制備技術(shù)。目前，國內(nèi)外有很多企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)純鐵。 由于工業(yè)純 鐵的碳含量與鋼相當(dāng)，采用火法冶金即傳統(tǒng)的鐵礦石一燒結(jié)（或球團(tuán)礦）一高爐煉 鐵一煉鋼的長流程進(jìn)行生產(chǎn)，可以符合工業(yè)純鐵對碳含量的要求。 但由于工業(yè)純 鐵對夾雜物含量要求極其嚴(yán)格，后續(xù)需采用特殊精煉工藝和精煉設(shè)備以滿足其要 求，因此，大規(guī)模生產(chǎn)仍具有一定難度。鋼鐵企業(yè)以現(xiàn)有生產(chǎn)流程為基礎(chǔ)，開展了提高工業(yè)純鐵純凈度、縮短生產(chǎn)流 程和改善產(chǎn)品性能的嘗試。例如，鞍鋼采用轉(zhuǎn)爐煉鋼+LF+RH+LF+RH真空處理+ +連鑄的 工藝，成功開展了原料純鐵的試制。日本的神戶制鋼生產(chǎn)ELCH2ELCH2電磁純鐵由于切削性較差，在其基礎(chǔ)上開發(fā)了 E

4、LCH2SELCH2S電磁純鐵，將純鐵含硫量提高，改善 了切削加工性能。另一種普遍應(yīng)用的工業(yè)純鐵生產(chǎn)方法是鐵溶液電解法，即以待提純的鐵作為陽極，將鐵的鹽溶液作為電解液，另一種純金屬作為陰極，通電進(jìn)行電解，在陰 極上就可以得到相當(dāng)純的鐵。日本生產(chǎn)的電解鐵純度最高，英美也多購買日本的 電解鐵。但是，電解鐵成本高，價格昂貴，限制了它的應(yīng)用。如何采用短流程、 低成本、綠色及可循環(huán)鋼鐵制造技術(shù)，是生產(chǎn)工業(yè)純鐵制品未來的研究方向。國內(nèi)外工業(yè)純鐵制備技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展。 我國工業(yè)純鐵的市場需求量較大，部分需依賴進(jìn)口。國內(nèi)主要企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)純鐵的成分見表1 1、表2 2，表中所列出的是太鋼、武鋼、寶鋼現(xiàn)有批量生產(chǎn)的

5、原料純鐵成分，撫順特鋼的產(chǎn)品是20002000年采用三聯(lián)法試制的高純凈工業(yè)純鐵，其雜質(zhì)元素已達(dá)到很低的程度。表3 3、表4 4是日本JFEJFE公司生產(chǎn)的工業(yè)純鐵的成分。比較表 11表5 5可見，國內(nèi)主要生產(chǎn)廠 家與日本主要生產(chǎn)廠家的工業(yè)純鐵雜質(zhì)控制水平相當(dāng)。超純鐵的研發(fā)進(jìn)展超純鐵制備工藝。制備超純鐵的原料是工業(yè)電解鐵和鐵鹽等，制備方法一般有如下幾種：溶劑萃取法、離子交換法、區(qū)域提純法 （又稱區(qū)域熔煉法）、浮區(qū)熔 煉法、等離子電弧熔煉法、冷坩堝熔煉法、電磁懸浮熔煉法和固態(tài)電遷移法。其 中，溶劑萃取法和離子交換法屬于濕法冶金，區(qū)域提純法、浮區(qū)熔煉法、等離子 電弧熔煉法和冷坩堝熔煉法屬于火法冶金，

6、電磁懸浮熔煉法和固態(tài)電遷移法屬于電化學(xué)冶金的范疇。等離子電弧熔煉一般可得到純度為 99.99%99.99%的超純鐵。由于單一的提純方法 難以滿足制備99.9999%99.9999%以上超純鐵的要求，因此需要將多種提純方法結(jié)合使 用。比較常見的工藝流程為離子交換法+ +溶劑萃取法一電解精煉一冷坩堝熔煉一 區(qū)域熔煉，幾種方法的配合使用可使金屬得以大幅度純化。制備工業(yè)純鐵的傳統(tǒng) 方法電解法，也是超純鐵的主要制備方法之一。國內(nèi)外超純鐵制備技術(shù)研究進(jìn)展。隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外對純鐵的需求正朝著超純凈化的方向發(fā)展。以電子工業(yè)的需求為例，俟FeSi2FeSi2成為新型的光電材料，其原料純鐵的純度對

7、俟FeSi2FeSi2的性能起到?jīng)Q定性影響，因此需要采 用超純鐵。同時，隨著其他新型材料的出現(xiàn)，超純鐵的工業(yè)需求日益增加。20002000年日本東北大學(xué)的 MasahitoMasahito UchikoshiUchikoshi等公開了一種超純鐵生產(chǎn)方法，采用離子交換樹脂法分離 FeClFeCl水溶液中的雜質(zhì)元素，得到99.9997%99.9997%的超 純鐵。20092009年M.UchikoshiM.Uchikoshi等又提出了一種超純鐵的大批量生產(chǎn)方法。該研究新開發(fā)了一種超純鐵制備爐，改進(jìn)了傳統(tǒng)超純鐵制備爐，并采用控制化合價離子 交換法結(jié)合帶等離子電弧熔煉的氧化精煉法， 解決了離子交換法效

8、率低和等離子 電弧熔煉法中存在電極元素污染的問題，得到純度為99.9993%99.9993%的超純鐵。日本東邦亞鉛公司采用電解法生產(chǎn)工業(yè)純鐵，該公司生產(chǎn)的電解鐵純度最高為 99.999%99.999% ，已可以進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)的超純鐵制備技術(shù)研究起步較晚。 例如，有色金屬研究總院的孫輝等提 出了采用萃取色層法，即利用萃淋樹脂將溶劑萃取法的高選擇性和色層法的高效 性結(jié)合起來，解決了溶劑萃取分層困難的問題，有效分離出了高純?nèi)然F溶液， 純度達(dá)到99.99. 99%99%。國內(nèi)外超純鐵雜質(zhì)檢測技術(shù)研發(fā)進(jìn)展。 當(dāng)純鐵的純度達(dá)到一定程度后，其他 元素都成為痕量元素，確定痕量元素的含量對控制超純鐵的

9、性能起到至關(guān)重要的 作用。對于超純鐵中碳及其他雜質(zhì)成分的檢驗方法， 國內(nèi)外學(xué)者也開展了大量的 研究。文獻(xiàn)報道較多的是采用原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法等，但都具有一定的局限性。研發(fā)方向展望短流程、低成本生產(chǎn)和檢測技術(shù)的開發(fā)。工業(yè)純鐵和超純鐵的制備工藝仍非 常復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。如何實現(xiàn)短流程生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，是未來純鐵研究的一 大難題?，F(xiàn)在工業(yè)純鐵和超純鐵正朝著純度越來越高的方向發(fā)展，如何檢驗其中的痕量元素也成為研究的一個熱點(diǎn)?，F(xiàn)有檢測方法存在技術(shù)復(fù)雜、成本高和難以 大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的局限性，仍有待進(jìn)一步研究。前沿技術(shù)的引入。電渣重熔是202

10、0世紀(jì)末的一門前沿技術(shù)，它可以將金屬的 凝固、合成、精煉成型等過程集中在一道工序之中，可以得到材質(zhì)純凈，成分均 勻、綜合性能優(yōu)良的鑄件。電渣重熔是一門問世時間很短的跨專業(yè)技術(shù)，因為它不僅具有精煉提純功能，而且具有順序凝固的功能。將電渣重熔技術(shù)引入工業(yè)純 鐵的生產(chǎn)工藝，有助于縮短工藝流程，降低成本，提高產(chǎn)品的最終性能?？臻g提純技術(shù)是2020世紀(jì)8080年代美國率先開展的。20022002年我國“神州4 4 號”也開展了空間電泳提純技術(shù)試驗， 取得了良好的提純效果。宇宙空間的超高 真空、超低溫、無重力的條件，為金屬提純提供了優(yōu)越條件。液態(tài)金屬具有最大 的表面張力系數(shù)，物料可自由懸浮而無需坩堝，可以實現(xiàn)純鐵無污染熔煉，為生 產(chǎn)純度更高的純鐵提供有利條件。新型鐵基合金材料。純鐵的純度達(dá)到一定值時，其性質(zhì)會發(fā)生很大的改變。例如 鐵鉻合金（不銹鋼），鉻含量的極限值為30%30%。而超純鐵中的鉻含量極限值可以達(dá) 到50%50%，這樣合金的耐高溫性能可以提高到 10001000 CC以上，可用于耐高溫的環(huán)境， 如超音速噴氣機(jī)發(fā)動機(jī)等。純鐵純度的提高將產(chǎn)生特殊性能的合金， 會大大擴(kuò)大 合金材料的使用范圍，延長其使用壽命。內(nèi)容來源網(wǎng)絡(luò)，由深圳機(jī)械展收集整理！更多相關(guān)金