1、制作人：解传娣制作人：解传娣羰基铁粉的制备羰基铁粉的制备羰基铁粉的制备羰基铁粉的制备羰基铁粉的发展羰基铁粉的发展 羰基铁粉的制备羰基铁粉的制备 羰基铁粉的性能羰基铁粉的性能 羰基铁粉的应用羰基铁粉的应用 41231 1.羰基铁粉的发展羰基铁粉的发展v 自1889年蒙德(Ludwig Mond)和兰格尔(Carl langer)发现了羰基镍，引起了科学家们的浓厚兴趣，1891年在实验室发明了羰基铁制备技术，1924年实现了工业化生产。羰基铁粉是目前能够采用工业化技术生产的粒度最细、纯度最高、球形外观最好的铁粉，属于高新技术产品，因此世界上只有德国、美国、俄罗斯等少数几个国家能生产。我国于1958
2、年化工部北京化工研究所开始研究并进行小批量生产。20世纪80年代末核工部八五七厂研究开发了羰基铁粉，并形成了一定规模的生产力。目前我国羰基铁粉主要生产企业有陕西兴化化学、江苏天一、吉林吉恩等。 1.羰基铁粉的发展羰基铁粉的发展我国羰基铁粉的消费结构 2010全年中国羰基铁粉实际生产量为1500t左右，进口量约为400 t，出口300 t(主要为印度、东南亚国家)，表观消费量为1400 t。从地域上看，我国）羰基铁粉主要消费市场在长三角、东北地区，二者占中国羰基铁市场的60%以上；而西南地区的军工企业、核工业、硬质合金等行业也消费了大量的羰基铁粉，如四川自贡地区的硬质合金加每年消费的羰基铁粉超过
3、了50 t。如图，中国羰基铁粉主要消费结构为：粉末冶金及化工催化520t，硬质合金150t，电磁材料200t；食品添加剂和医药行业约200t，军工产品100t，其他200t。世界羰基铁粉消费情况 美国现为全球最大的羰基铁粉消费者，其消费量占全球总产量的50%左右，欧洲为世界第二大羰基消费者，其中德国、法国、意大利汽车工业消耗占大头，亚太地区的羰基铁粉消耗基数较小，2009年消耗约2800 t。但由于粉末注射成型技术的成熟普及及其在工业上的大规模应用，导致近年来亚太地区国家羰基铁粉的年需求量每年递增40%以上。 2.羰基铁粉的制备羰基铁粉的制备 羰基铁粉是通过CO和铁在高温高压下反应，生成五羰基
4、油状物Fe(CO)5,再热分解后得到的超细粉末。 目前羰基铁粉的制备技术主要有两种：高压气相合成法和中压气相合成法。 7 2.1高压气相合成法高压气相合成法 合成压力超过20MPa，反应温度为150200，反应时间120h，分为高压合成和热分解制粉两大工序。两个反应可表示为： 2.1高压气相合成法高压气相合成法 影响合成反应的因素影响合成反应的因素l 羰基铁合成反应为体积减少的反应，因此提高一氧化碳的压力，有利于合成反应的进行，如一氧化碳压力小于15MPa和温度低于150，则反应速率减慢或中止。l 一氧化碳气体中的氧化性气体含量应严格控制，尤其是游离氧，当其超过一定量时，反应温度会急剧上升，导
5、致铁被氧化和碳化而中止反应。l 合成温度。温度超过220时，在生成的五羰基铁催化剂作用下，2C0CO2+C加速进行，反应析出的碳沉积在铁的表面，导致羰基铁的提取率明显降低。l 加入少量催化物质，如硒、硫或氨等，可起到加速合成反应速度和提高羰基铁提取率的作用。l 在合成过程中，及时移走五羰基铁和更新一氧化碳，以增加一氧化碳与铁的接触几率，有利于反应进行，从而提高合成反应速率和五羰基铁的提取率。 2.1高压气相合成法高压气相合成法 (2)(2)热分解工艺热分解工艺 五羰基铁的分解是在一个壁式电加热或燃气螺旋式加热的立式圆筒体热解炉内进行的。五羰基铁经气化后，从筒顶的中心导入热解炉内，在一定的温度作
6、用下，气态五羰基铁分解形核长大，通过调解热分解工艺，可获得所需性能要求的羰基铁粉。 五羰基铁热分解反应可表示为： 影响粉末性能的因素影响粉末性能的因素1 1、影响粉末平均粒度的因素。当热解器结构、影响粉末平均粒度的因素。当热解器结构( (长径比长径比) )确定后，确定后，铁粉平均粒度的大小主要取决于气流的大小和各区段的温铁粉平均粒度的大小主要取决于气流的大小和各区段的温度。五羰基气体进入热解器后，由较低温度向较高温度区度。五羰基气体进入热解器后，由较低温度向较高温度区段进行，实现热分解的形核和长大。实验证明，段进行，实现热分解的形核和长大。实验证明，较高的热较高的热解温度和较大的气体流量是获得
7、平均粒度较小的羰基铁粉解温度和较大的气体流量是获得平均粒度较小的羰基铁粉的必要条件的必要条件 影响粉末性能的因素影响粉末性能的因素2、影响碳、氮、氧成分的因素。碳、氮、氧成分与工艺条件有着密切的关系。在生产过程中，若不加任何气体，则所获得得铁粉碳和氧的含量较高。 影响粉末性能的因素影响粉末性能的因素 2.2中压气相合成法中压气相合成法 目前，中压法羰基铁粉生产技术成为了新材料领域的重点研究方向。中压法羰基铁粉生产技术同高压法相比，羰基铁的压力为8.0MPa，仅为高压法的1/3；合成速度60h/釜，而高压法需要120h/釜；铁的转化率大于75%，而高压法仅为65%左右。另外，中压法羰基铁粉生产技
8、术中，辅助原料CO不仅能够接近100%循环利用，而且采用的是节能循环模式。 3.羰基铁粉的性能羰基铁粉的性能 羰基法制备的铁粉平均粒度一般不大于10m。该法制取的铁粉，不论是球形、不规则或针状粉末，都具有纯度高（不含有害杂质，如硅、硫、磷、硒等），颗粒细小而均匀、分散性好、活性大等特点，尤其是加氨气热解制得的铁粉，它在较低温度下出粉筛分时，对空气中水分、氧的敏感性小，其氢损值小；作为合金添加剂，具有良好的弥散性能，有利于减少合金化时由于设备和人为造成的偏析现象。 4.羰基铁粉的应用羰基铁粉的应用 （1 1）粉末冶金行业）粉末冶金行业 （2 2）磁性材料）磁性材料 4.羰基铁粉的应用羰基铁粉的应
9、用 （3 3）农业）农业 采用气相沉积法，生产羰基铁爆硅藻土，用以改善酸性土壤。 （4 4）医药领域）医药领域 美国ISP公司的羰基铁粉已经正式被美国药品管理监督局认可，可直接添加到食品中作为铁元素补给。 （5 5）化工行业）化工行业 羰基铁用作抗磨剂，添加小于0.1%的Fe(CO)5合成汽油，辛烷值从61提高到96，比苯增加了350倍，加入有机酸等用来降低Fe(CO)5添加剂对发动机汽缸的磨损，与四乙基铅汽油比较具有优势。 4.羰基铁粉的应用羰基铁粉的应用 (6) (6)吸波材料吸波材料 根据资料表明，20世纪90年代以后对羰基铁粉微波吸收材料的研究非常迅速，从而推动了羰基铁粉在国防领域的应用。制备羰基铁包云母粉、铁包玻璃珠、铁包玻璃纤维等新型复合吸波涂料隐身材料。目前，已大量使用于隐形飞机、隐形舰艇、导弹等军用产品的外表吸波涂层。L/O/G/OThank You!
