超高纯氧化铁红生产工艺

超高纯氧化铁红生产工艺

1氧化铁粉的市场20世纪90年代末，世界软磁铁氧化化工的中心已经转移到了中国。近年来，国外许多软磁铁氧化铁行业在当地的软磁铁氧化铁产量显著下降。随着中国加入世界联合会，许多国际氧化铁厂聚集在中国的大型市场。据不完全统计,共有欧洲、美国、日本、韩国、台湾等十多家国内外氧化铁厂商向中国大陆推销产品,部分厂家依靠稳定的质量和有竞争力的价格,已占领中国一定的市场,并正在不断扩大份额。宝钢现生产氧化铁红4万t/a左右,为软磁工业提供了高纯廉价的氧化铁粉,极大地促进我国软磁工业的发展。但是,目前宝钢生产的除硅氧化铁粉尚存在着含氯根及其它化学指标高等问题,物理性能较差且不稳定,因此难以满足高级软磁铁氧体的需要。据不完全统计,2000年我国软磁工业高性能软磁用中、高纯氧化铁粉的市场需求量约为2.5万t/a。宝钢供应量约1.0万t/a,国内硫酸法生产供应量0.7～0.8万t/a,进口0.7～0.8万t/a。而超高纯氧化铁粉消耗量约0.8万t/a,除约30%采用硫酸法生产外,其余全部依赖进口。针对软磁市场对高级软磁铁氧体用超高纯氧化铁粉的需求基本依赖进口,以及对超高纯氧化铁粉需求量的不断增长,而对一般纯度和高纯度氧化铁粉的需求相对减少,国内氧化铁红生产厂商纷纷进行超高纯氧化铁红制取方法的试验。2喷雾焙烧氧化铁粉的制备流程及关键因素在现代轧钢生产中,普遍采用盐酸对热轧钢板进行酸洗,去除氧化层后再进行冷轧。酸洗废液主要化学成分为氯化亚铁(FeCl目前宝钢采用喷雾焙烧(SprayRoasting,亦称Ruthner方法)进行酸再生。由于在喷雾状态下进行热分解,所以生成的氧化铁粉粒度细小、活性较好。如采用适当的提纯工艺,可获得高纯度的氧化铁红,适用于软磁铁氧体制造。图1为典型的喷雾焙烧氧化铁制造流程图,图中示出各种杂质的引入和去除途径。为了获得优质高纯的氧化铁,在焙烧前后必须分别对酸洗废液和氧化铁进行提纯精制处理。在酸洗废液中,对铁氧体影响最大的SiO3氧化铁粉的制备要获得稳定的超高纯的氧化铁粉,必须采用氧化铁粉固体提纯技术,日本NKK、川崎制铁公司均采用水洗、研磨等固体提纯技术。图2为氧化铁精制工艺流程。经过除硅的氧化铁粉由氧化铁粉仓通过负压气体从原有酸再生站输送到固体提纯间的一级筛分槽,经过初级筛分后重力进入水洗槽;水洗槽通入纯水,使铁粉与水混合成为铁粉泥浆,然后再重力进入二级筛分槽;二级筛分槽出来的铁粉泥浆重力流入搅拌槽,通过搅拌使铁粉中的杂质充分溶解到水中;搅拌槽出来的泥浆用泥浆泵送到压滤机脱水,脱水后的泥饼送入振动筛分离出较细的颗粒进入干燥炉干燥;干燥后的铁粉再送入振动球磨机研磨达到成品要求,最后通过负压气体输送到氧化铁粉仓包装外运。4氧化铁厂家使用针对国外公司的技术封锁以及国内还没有任何一家氧化铁厂家使用该项技术。宝钢1420mm冷轧厂与上海宝钢天通磁业有限公司合作共同试验,以确定最佳的铁红提纯方案。4.1操作结果及讨论试验目的是为了通过实验室试验,找出为达到超高纯氧化铁粉品质要求所需的最经济、最有效的纯水用量及搅拌时间。表1为不同的浓度与搅拌时间下各项化学指标的对比数据。由于水洗试验只对水溶性离子的变化影响较大,故其他化学指标未列于表中。我们使用的抽滤装置在实验1:3浓度时抽滤无法进行,故浓度只到1:5。从表中数据可以看出要达到水洗效果,最经济、最有效的比例为1:5,搅拌时间为10min。在这个条件下水溶性离子含量明显减少,特别是Cl4.2预处理效果试验试验目的是通过试验找出水洗后氧化铁粉的最佳脱水方法。由于在水洗试验中,1:3浓度无法进行抽滤,故在压滤试验中,除了水洗试验中确定的1:5浓度外,又增加了1:3浓度的一组试验。使用设备为试验用板框压滤机。表2为不同浓度、搅拌时间水洗压滤后各项性能指标的对比。由表2中可以看出在浓度为1:5,搅拌时间为30min条件下,就可以达到水洗效果,部分指标满足超高纯氧化铁红的指标。由于设备限制,压滤后的氧化铁粉含水率高达28%左右。4.3研磨试验为了使水洗后氧化铁粉的物理性能各项指标都符合超高纯氧化铁红的指标,必须将水洗后的氧化铁粉粉碎,粉碎试验采用干法和湿法两种进行比较。4.3.1干法研磨氧化铁粉将料水比为1:5,搅拌时间为30min水洗、压滤后的氧化铁粉用烘箱烘干,使铁粉含水率小于0.3%,将烘干后的氧化铁粉使用进口球磨机进行粉碎,并检测相关数据。表3为干法研磨后比表面积和松装比的变化情况。从表3中可以看出,随着研磨时间的增加比表面积会增大,当研磨时间达到60min后,可以将氧化铁粉比表面积由初始值3.0m4.3.2氧化铁粉料浆初始值将料水比为1:5,搅拌时间为30min水洗、压滤后的氧化铁粉用砂磨机湿法研磨30min,将研磨后的氧化铁粉料浆使用离心喷雾干燥设备进行干燥,使铁粉含水率小于0.3%,并检测相关数据。图3为不同BET(比表面积)初始值湿法研磨30min后的变化情况。从图3中可以看出初始BET值为3.0以上的氧化铁红经湿法研磨30min后,BET指标达到进口超高纯氧化铁红的相当水平。4.4高磁导率铁氧体材料的结构表征将经固体提纯试验后的铁红分别以BRL-2K5D和BRL-10K的配方进行铁氧体验证,并将其与宝钢高纯铁红、NKK-SH铁红进行应用对比。表4为同一批次铁红,经提纯与未提纯在相同条件下按相同配方制取的功耗材料数据对比,从表中数据可以看出经提纯后的铁红功耗明显减小。将宝钢高纯铁红2040203A1、未经提纯干法研磨的宝钢高纯铁红2040203A1、经水洗压滤干法研磨后的氧化铁红2040203A1、经水洗压滤湿法研磨离心喷雾后的氧化铁红2040203A1、韩国铁红EG-6及日本铁红NKK-SH六种铁红分别按BRL-10K主配方,并经混合、预烧、粗混、砂磨、造粒、压制、烧结七个工序制备高磁导率铁氧体材料,测试其性能并作比较,其结果见表5。从表中数据可以看出,经水洗、压滤、研磨后的宝钢铁红制备的高磁导率铁氧体材料性能达到BRL-10K材料性能指标,明显优于未经提纯的宝钢高纯铁红,干法研磨和湿法研磨的性能接近。经提纯的宝钢超高纯氧化铁红制备的高磁导率铁氧体材料性能和韩国EG-6铁红相当,但次于日本NKK-SH铁红。5铁氧体的nsk-sh指标经过试验可以看出,宝钢高纯铁红经过