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2023

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【LY转载】产量可达百吨!电解法规模制备4N级高纯铁实现国产化

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电解铁是高端铁基新材料的原料,是分析测试的标准物质,也是科研工作所必需的基本物质材料。多年来,国内电解铁的供应一直被日本、德国等发达国家所垄断,不但价格高昂,而且采购过程还设置有壁垒。

  电解铁是高端铁基新材料的原料,是分析测试的标准物质,也是科研工作所必需的基本物质材料。多年来,国内电解铁的供应一直被日本、德国等发达国家所垄断,不但价格高昂,而且采购过程还设置有壁垒。虽然我国多年来陆续开展了电解铁实验室研究,取得了一些进展,但是没有形成规模化制备4N级及4N级以上电解铁生产的成套技术。近些年,随着新材料发展和科研工作深入,市场对电解铁产品及纯度需求持续增加,但因为技术封锁、贸易壁垒等因素采购更加困难。电解铁成为我国高端新材料研发的关键物质,这促使国内机构开始开发电解铁制备技术和产线。
  电解提纯法制备纯铁属于湿法冶金领域,其制备原理是基于电解过程中不同离子的平衡电位和水解能力不同而达到提纯的效果。电解铁的原理很简单,但是产业化技术和装备实现的难度却极大。铁的提纯技术也被认为是一个国家综合国力的体现和象征。
  据公开资料和报道显示,日本及欧美发达国家具备生产包含气体元素含量在内的全元素含量检测4N级以上电解铁的技术和能力。过去,我国还没有包含气体元素含量在内的全元素检测的4N级电解铁,自2019年起,为突破国外技术封锁,实现4N级高纯铁的产业化制备,由上海大学、河北龙凤山铸业有限公司、上海大学(浙江)高端装备基础件材料研究院等单位在河北省科技项目的支持下开展了联合攻关。通过实验室电解制备和电解制备纯铁中试等深入系统的科研工作,自主研发设计了电解纯铁制备生产线(图1),成功研发出系列高超纯铁电解制备生产技术,实现了包含气体元素在内的全元素含量检测的3N级电解铁的低成本制备、4N级电解纯铁的产业化制备和4N级纯铁的低氧化制备技术,可以批量提供市场全元素含量检测的3N、3N5、4N和4N5系列的电解铁产品。4N级高纯电解铁产品及其微观组织见图2、图3。


  经过各单位多年的团结协作,攻克了电解效率与纯度、电解铁产品质量等难题,实现了电解铁产品的产业化,按照纯度级别,产品包括了3N级、3N5级、4N级和4N5级等电解铁。目前,电解铁年产量可达百吨,做到了高端电解铁产品的国产替代。为铁基新材料、标准物质、科研工作的需求奠定了坚实的原材料基础。
  电解法制备高纯铁实现产业化是我国基础材料的一个重大进展,是探索材料纯度和性能极限化的一大突破,4N级高纯电解铁的成功制备为后续制备5N超纯铁、6N级甚高纯铁奠定了可靠基础。未来,该研究团队将继续努力,以4N级高纯铁、5N级超纯铁材料的制备为基础,构建“高超纯铁制备-新材料生产-高端基础件制造和应用”全产业链,推动我国新材料发展和基础件进步。(刘腾轼)

《世界金属导报》

2023年第47期 B01


  来源:世界金属导报
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