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【詳情】工業(yè)純鐵生產(chǎn)工藝流程內(nèi)容來(lái)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(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的純鐵的純度為 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(shí)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(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)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%

2、的范圍內(nèi)，又稱為超純鐵(Ultra-High Purity 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(guó)內(nèi)外超純鐵的制備工藝仍很不 成熟，大部分研究與開(kāi)發(fā)還集中在小規(guī)模試驗(yàn)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(chǎng)潛力和利潤(rùn)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)展工業(yè)純鐵的制備技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外有很多企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)純鐵。 由于

3、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(zhǎng)流程進(jìn)行生產(chǎn)，可以符合工業(yè)純鐵對(duì)碳含量的要求。 但由于工業(yè)純 鐵對(duì)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(kāi)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真空處理+連鑄 的工藝，成功開(kāi)展了原料純鐵的試制。日本的神戶制鋼生產(chǎn)ELCH2電磁純鐵由于切削性較差，在其基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了 ELCH2S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

4、產(chǎn)方法是鐵溶液電解法，即以待提純的鐵作為陽(yáng)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(gòu)買日本的 電解鐵。但是，電解鐵成本高，價(jià)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(lái)的研究方向。國(guó)內(nèi)外工業(yè)純鐵制備技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展。 我國(guó)工業(yè)純鐵的市場(chǎng)需求量較大，部 分需依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)主要企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)純鐵的成分見(jiàn)表 1、表2，表中所列出的 是太鋼、武鋼、寶鋼現(xiàn)有批量生產(chǎn)的原料純鐵成分，撫順特鋼的產(chǎn)品是 2000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

5、度。表 3、表4 是日本JFE公司生產(chǎn)的工業(yè)純鐵的成分。比較表 1表5可見(jiàn)，國(guó)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，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%的超純鐵。由于單一的提純方法

6、 難以滿足制備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(jiàn)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(guó)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(guó)內(nèi)外對(duì)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，B-FeSi2成為新型 的光電材料，其原料純鐵的純度對(duì)B -FeSi2的性能起到?jīng)Q定性影響，因此需要采 用超純鐵。同時(shí)，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。2000年日本東北大學(xué)的 Masahito

7、Uchikoshi等公開(kāi)了一種超純鐵生產(chǎn)方法，采用離子交換樹(shù)脂法分離 FeCl水溶液中的雜質(zhì)元素，得到99.9997%的 超純鐵。2009年M.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(kāi)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(jià) 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率低和等離子電弧熔煉法中存在電極元素污染的問(wèn)題，得到純度為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% ，已可以進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。國(guó)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

8、出了采用萃取色層法，即利用萃淋樹(shù)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(lái)，解決了溶劑萃取分層困難的問(wèn)題，有效分離出了高純?nèi)然F溶液， 純度達(dá)到99. 99% 。國(guó)內(nèi)外超純鐵雜質(zhì)檢測(cè)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(duì)控制超純鐵的性能起到至關(guān)重要的 作用。對(duì)于超純鐵中碳及其他雜質(zhì)成分的檢驗(yàn)方法， 國(guó)內(nèi)外學(xué)者也開(kāi)展了大量的 研究。文獻(xiàn)報(bào)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(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。工業(yè)純鐵和超純鐵的制備工藝

9、仍非 常復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。如何實(shí)現(xiàn)短流程生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，是未來(lái)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(lái)越高的方向發(fā)展，如何檢驗(yàn)其中的痕量元素也成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)?，F(xiàn)有檢測(cè)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20世紀(jì)末的一門(mén)前沿技術(shù)，它可以將金屬的 凝固、合成、精煉成型等過(guò)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(mén)問(wèn)世時(shí)間很短的跨專業(yè)技術(shù)，因?yàn)樗粌H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20世紀(jì)80年代美國(guó)率先開(kāi)展的。2002年我國(guó)“神州4 號(hào)”也開(kāi)展了空間電泳提純技術(shù)試驗(yàn)， 取得了良好的提純效果。宇宙空間的超高 真空、超低溫、無(wú)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(wú)需坩堝，可以實(shí)現(xiàn)純鐵無(wú)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(shí)，其性質(zhì)會(huì)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%。而超純鐵中的鉻含