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。近年來，國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。隨著中國加入世界聯(lián)合會，許多國際氧化鐵廠聚集在中國的大型市場。據(jù)不完全統(tǒng)計,共有歐洲、美國、日本、韓國、臺灣等十多家國內(nèi)外氧化鐵廠商向中國大陸推銷產(chǎn)品,部分廠家依靠穩(wěn)定的質(zhì)量和有競爭力的價格,已占領(lǐng)中國一定的市場,并正在不斷擴(kuò)大份額。寶鋼現(xiàn)生產(chǎn)氧化鐵紅4萬t/a左右,為軟磁工業(yè)提供了高純廉價的氧化鐵粉,極大地促進(jìn)我國軟磁工業(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)高等問題,物理性能較差且不穩(wěn)定,因此難以滿足高級軟磁鐵氧體的需要。據(jù)不完全統(tǒng)計,2000年我國軟磁工業(yè)高性能軟磁用中、高純氧化鐵粉的市場需求量約為2.5萬t/a。寶鋼供應(yīng)量約1.0萬t/a,國內(nèi)硫酸法生產(chǎn)供應(yīng)量0.7～0.8萬t/a,進(jìn)口0.7～0.8萬t/a。而超高純氧化鐵粉消耗量約0.8萬t/a,除約30%采用硫酸法生產(chǎn)外,其余全部依賴進(jìn)口。針對軟磁市場對高級軟磁鐵氧體用超高純氧化鐵粉的需求基本依賴進(jìn)口,以及對超高純氧化鐵粉需求量的不斷增長,而對一般純度和高純度氧化鐵粉的需求相對減少,國內(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。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酸洗廢液和氧化鐵進(jìn)行提純精制處理。在酸洗廢液中,對鐵氧體影響最大的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)過除硅的氧化鐵粉由氧化鐵粉倉通過負(fù)壓氣體從原有酸再生站輸送到固體提純間的一級篩分槽,經(jīng)過初級篩分后重力進(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)入二級篩分槽;二級篩分槽出來的鐵粉泥漿重力流入攪拌槽,通過攪拌使鐵粉中的雜質(zhì)充分溶解到水中;攪拌槽出來的泥漿用泥漿泵送到壓濾機脫水,脫水后的泥餅送入振動篩分離出較細(xì)的顆粒進(jìn)入干燥爐干燥;干燥后的鐵粉再送入振動球磨機研磨達(dá)到成品要求,最后通過負(fù)壓氣體輸送到氧化鐵粉倉包裝外運。4氧化鐵廠家使用針對國外公司的技術(shù)封鎖以及國內(nèi)還沒有任何一家氧化鐵廠家使用該項技術(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,以確定最佳的鐵紅提純方案。4.1操作結(jié)果及討論試驗?zāi)康氖菫榱送ㄟ^實驗室試驗,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間。表1為不同的濃度與攪拌時間下各項化學(xué)指標(biāo)的對比數(shù)據(jù)。由于水洗試驗只對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驗1:3濃度時抽濾無法進(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,攪拌時間為10min。在這個條件下水溶性離子含量明顯減少,特別是Cl4.2預(yù)處理效果試驗試驗?zāi)康氖峭ㄟ^試驗找出水洗后氧化鐵粉的最佳脫水方法。由于在水洗試驗中,1:3濃度無法進(jìn)行抽濾,故在壓濾試驗中,除了水洗試驗中確定的1:5濃度外,又增加了1:3濃度的一組試驗。使用設(shè)備為試驗用板框壓濾機。表2為不同濃度、攪拌時間水洗壓濾后各項性能指標(biāo)的對比。由表2中可以看出在濃度為1:5,攪拌時間為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研磨試驗為了使水洗后氧化鐵粉的物理性能各項指標(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)口球磨機進(jìn)行粉碎,并檢測相關(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,隨著研磨時間的增加比表面積會增大,當(dāng)研磨時間達(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,攪拌時間為30min水洗、壓濾后的氧化鐵粉用砂磨機濕法研磨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)固體提純試驗后的鐵紅分別以BRL-2K5D和BRL-10K的配方進(jìn)行鐵氧體驗證,并將其與寶鋼高純鐵紅、NKK-SH鐵紅進(jìn)行應(yīng)用對比。表4為同一批次鐵紅,經(jīng)提純與未提純在相同條件下按相同配方制取的功耗材料數(shù)據(jù)對比,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)七個工序制備高磁導(dǎo)率鐵氧體材料,測試其性能并作比較,其結(jié)果見表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)過試驗可以看出,寶鋼高純鐵紅經(jīng)過