超高純氧化鐵紅生產(chǎn)工藝

超高純氧化鐵紅生產(chǎn)工藝

1氧化鐵粉的市場(chǎng)20世紀(jì)90年代末，世界軟磁鐵氧化化工的中心已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了中國(guó)。近年來(lái)，國(guó)外許多軟磁鐵氧化鐵行業(yè)在當(dāng)?shù)氐能洿盆F氧化鐵產(chǎn)量顯著下降。隨著中國(guó)加入世界聯(lián)合會(huì)，許多國(guó)際氧化鐵廠聚集在中國(guó)的大型市場(chǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),共有歐洲、美國(guó)、日本、韓國(guó)、臺(tái)灣等十多家國(guó)內(nèi)外氧化鐵廠商向中國(guó)大陸推銷產(chǎn)品,部分廠家依靠穩(wěn)定的質(zhì)量和有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格,已占領(lǐng)中國(guó)一定的市場(chǎng),并正在不斷擴(kuò)大份額。寶鋼現(xiàn)生產(chǎn)氧化鐵紅4萬(wàn)t/a左右,為軟磁工業(yè)提供了高純廉價(jià)的氧化鐵粉,極大地促進(jìn)我國(guó)軟磁工業(yè)的發(fā)展。但是,目前寶鋼生產(chǎn)的除硅氧化鐵粉尚存在著含氯根及其它化學(xué)指標(biāo)高等問(wèn)題,物理性能較差且不穩(wěn)定,因此難以滿足高級(jí)軟磁鐵氧體的需要。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2000年我國(guó)軟磁工業(yè)高性能軟磁用中、高純氧化鐵粉的市場(chǎng)需求量約為2.5萬(wàn)t/a。寶鋼供應(yīng)量約1.0萬(wàn)t/a,國(guó)內(nèi)硫酸法生產(chǎn)供應(yīng)量0.7～0.8萬(wàn)t/a,進(jìn)口0.7～0.8萬(wàn)t/a。而超高純氧化鐵粉消耗量約0.8萬(wàn)t/a,除約30%采用硫酸法生產(chǎn)外,其余全部依賴進(jìn)口。針對(duì)軟磁市場(chǎng)對(duì)高級(jí)軟磁鐵氧體用超高純氧化鐵粉的需求基本依賴進(jìn)口,以及對(duì)超高純氧化鐵粉需求量的不斷增長(zhǎng),而對(duì)一般純度和高純度氧化鐵粉的需求相對(duì)減少,國(guó)內(nèi)氧化鐵紅生產(chǎn)廠商紛紛進(jìn)行超高純氧化鐵紅制取方法的試驗(yàn)。2噴霧焙燒氧化鐵粉的制備流程及關(guān)鍵因素在現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)中,普遍采用鹽酸對(duì)熱軋鋼板進(jìn)行酸洗,去除氧化層后再進(jìn)行冷軋。酸洗廢液主要化學(xué)成分為氯化亞鐵(FeCl目前寶鋼采用噴霧焙燒(SprayRoasting,亦稱Ruthner方法)進(jìn)行酸再生。由于在噴霧狀態(tài)下進(jìn)行熱分解,所以生成的氧化鐵粉粒度細(xì)小、活性較好。如采用適當(dāng)?shù)奶峒児に?可獲得高純度的氧化鐵紅,適用于軟磁鐵氧體制造。圖1為典型的噴霧焙燒氧化鐵制造流程圖,圖中示出各種雜質(zhì)的引入和去除途徑。為了獲得優(yōu)質(zhì)高純的氧化鐵,在焙燒前后必須分別對(duì)酸洗廢液和氧化鐵進(jìn)行提純精制處理。在酸洗廢液中,對(duì)鐵氧體影響最大的SiO3氧化鐵粉的制備要獲得穩(wěn)定的超高純的氧化鐵粉,必須采用氧化鐵粉固體提純技術(shù),日本NKK、川崎制鐵公司均采用水洗、研磨等固體提純技術(shù)。圖2為氧化鐵精制工藝流程。經(jīng)過(guò)除硅的氧化鐵粉由氧化鐵粉倉(cāng)通過(guò)負(fù)壓氣體從原有酸再生站輸送到固體提純間的一級(jí)篩分槽,經(jīng)過(guò)初級(jí)篩分后重力進(jìn)入水洗槽;水洗槽通入純水,使鐵粉與水混合成為鐵粉泥漿,然后再重力進(jìn)入二級(jí)篩分槽;二級(jí)篩分槽出來(lái)的鐵粉泥漿重力流入攪拌槽,通過(guò)攪拌使鐵粉中的雜質(zhì)充分溶解到水中;攪拌槽出來(lái)的泥漿用泥漿泵送到壓濾機(jī)脫水,脫水后的泥餅送入振動(dòng)篩分離出較細(xì)的顆粒進(jìn)入干燥爐干燥;干燥后的鐵粉再送入振動(dòng)球磨機(jī)研磨達(dá)到成品要求,最后通過(guò)負(fù)壓氣體輸送到氧化鐵粉倉(cāng)包裝外運(yùn)。4氧化鐵廠家使用針對(duì)國(guó)外公司的技術(shù)封鎖以及國(guó)內(nèi)還沒(méi)有任何一家氧化鐵廠家使用該項(xiàng)技術(shù)。寶鋼1420mm冷軋廠與上海寶鋼天通磁業(yè)有限公司合作共同試驗(yàn),以確定最佳的鐵紅提純方案。4.1操作結(jié)果及討論試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱送ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),找出為達(dá)到超高純氧化鐵粉品質(zhì)要求所需的最經(jīng)濟(jì)、最有效的純水用量及攪拌時(shí)間。表1為不同的濃度與攪拌時(shí)間下各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)的對(duì)比數(shù)據(jù)。由于水洗試驗(yàn)只對(duì)水溶性離子的變化影響較大,故其他化學(xué)指標(biāo)未列于表中。我們使用的抽濾裝置在實(shí)驗(yàn)1:3濃度時(shí)抽濾無(wú)法進(jìn)行,故濃度只到1:5。從表中數(shù)據(jù)可以看出要達(dá)到水洗效果,最經(jīng)濟(jì)、最有效的比例為1:5,攪拌時(shí)間為10min。在這個(gè)條件下水溶性離子含量明顯減少,特別是Cl4.2預(yù)處理效果試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)試驗(yàn)找出水洗后氧化鐵粉的最佳脫水方法。由于在水洗試驗(yàn)中,1:3濃度無(wú)法進(jìn)行抽濾,故在壓濾試驗(yàn)中,除了水洗試驗(yàn)中確定的1:5濃度外,又增加了1:3濃度的一組試驗(yàn)。使用設(shè)備為試驗(yàn)用板框壓濾機(jī)。表2為不同濃度、攪拌時(shí)間水洗壓濾后各項(xiàng)性能指標(biāo)的對(duì)比。由表2中可以看出在濃度為1:5,攪拌時(shí)間為30min條件下,就可以達(dá)到水洗效果,部分指標(biāo)滿足超高純氧化鐵紅的指標(biāo)。由于設(shè)備限制,壓濾后的氧化鐵粉含水率高達(dá)28%左右。4.3研磨試驗(yàn)為了使水洗后氧化鐵粉的物理性能各項(xiàng)指標(biāo)都符合超高純氧化鐵紅的指標(biāo),必須將水洗后的氧化鐵粉粉碎,粉碎試驗(yàn)采用干法和濕法兩種進(jìn)行比較。4.3.1干法研磨氧化鐵粉將料水比為1:5,攪拌時(shí)間為30min水洗、壓濾后的氧化鐵粉用烘箱烘干,使鐵粉含水率小于0.3%,將烘干后的氧化鐵粉使用進(jìn)口球磨機(jī)進(jìn)行粉碎,并檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)。表3為干法研磨后比表面積和松裝比的變化情況。從表3中可以看出,隨著研磨時(shí)間的增加比表面積會(huì)增大,當(dāng)研磨時(shí)間達(dá)到60min后,可以將氧化鐵粉比表面積由初始值3.0m4.3.2氧化鐵粉料漿初始值將料水比為1:5,攪拌時(shí)間為30min水洗、壓濾后的氧化鐵粉用砂磨機(jī)濕法研磨30min,將研磨后的氧化鐵粉料漿使用離心噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行干燥,使鐵粉含水率小于0.3%,并檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)。圖3為不同BET(比表面積)初始值濕法研磨30min后的變化情況。從圖3中可以看出初始BET值為3.0以上的氧化鐵紅經(jīng)濕法研磨30min后,BET指標(biāo)達(dá)到進(jìn)口超高純氧化鐵紅的相當(dāng)水平。4.4高磁導(dǎo)率鐵氧體材料的結(jié)構(gòu)表征將經(jīng)固體提純?cè)囼?yàn)后的鐵紅分別以BRL-2K5D和BRL-10K的配方進(jìn)行鐵氧體驗(yàn)證,并將其與寶鋼高純鐵紅、NKK-SH鐵紅進(jìn)行應(yīng)用對(duì)比。表4為同一批次鐵紅,經(jīng)提純與未提純?cè)谙嗤瑮l件下按相同配方制取的功耗材料數(shù)據(jù)對(duì)比,從表中數(shù)據(jù)可以看出經(jīng)提純后的鐵紅功耗明顯減小。將寶鋼高純鐵紅2040203A1、未經(jīng)提純干法研磨的寶鋼高純鐵紅2040203A1、經(jīng)水洗壓濾干法研磨后的氧化鐵紅2040203A1、經(jīng)水洗壓濾濕法研磨離心噴霧后的氧化鐵紅2040203A1、韓國(guó)鐵紅EG-6及日本鐵紅NKK-SH六種鐵紅分別按BRL-10K主配方,并經(jīng)混合、預(yù)燒、粗混、砂磨、造粒、壓制、燒結(jié)七個(gè)工序制備高磁導(dǎo)率鐵氧體材料,測(cè)試其性能并作比較,其結(jié)果見(jiàn)表5。從表中數(shù)據(jù)可以看出,經(jīng)水洗、壓濾、研磨后的寶鋼鐵紅制備的高磁導(dǎo)率鐵氧體材料性能達(dá)到BRL-10K材料性能指標(biāo),明顯優(yōu)于未經(jīng)提純的寶鋼高純鐵紅,干法研磨和濕法研磨的性能接近。經(jīng)提純的寶鋼超高純氧化鐵紅制備的高磁導(dǎo)率鐵氧體材料性能和韓國(guó)EG-6鐵紅相當(dāng),但次于日本NKK-SH鐵紅。5鐵氧體的nsk-sh指標(biāo)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可以看出,寶鋼高純鐵紅經(jīng)過(guò)