羰基铁粉对生产工艺的要求
作者:管理员    发布于:2021-02-20 15:41:36    文字:【】【】【
摘要:羰基铁粉是一种纯度较高的铁粉,它的外形是一种灰色粉末,由球形微粒组成,杂质是:碳、氧和氮。

羰基铁粉对生产工艺的要求


  羰基铁粉是一种纯度较高的铁粉,它的外形是一种灰色粉末,由球形微粒组成,杂质是:碳、氧和氮。羰基铁粉活性很大,在放置一段时间后,由于熵的增加,会发生自动团聚的情况。发生团聚的铁粉颗粒度增加,颗粒粘粘,对于注射成型应用有比较大的影响。
  羰基铁粉介绍:
  羰基铁粉是由五羰基铁Fe(CO)5热分解制取的超微粉末,由于其粒度小(10μm以下),活性大,形状不规则(洋葱头层状结构),具有许多独特的性能,因此被广泛应用于军事、电子、化工、医药、食品、农业等领域:
  羰基铁粉应用:
  如传统粉末冶金及注射成形、高频磁芯和多种软磁材料元件、超硬材料与金刚石工具、金刚石触媒、医药与营养、微波吸收材料、隐身材料、磁优选良种等。
  羰基铁粉对生产工艺的要求:
  羰基铁粉对工艺的要求非常高,5羰基铁分解时温度变化3度,气体流量增加5%能明显改变羰基铁粉粒度及碳含量。
  羰基铁粉制备方法:
  1.高压气相合成法
  工业上生产羰基铁粉较成熟的工艺为高压气相合成法,其合成压力超过20MPa,反应温度为150~200℃,反应时间>120h,分为高压合成和热分解制粉两大工序。羰基铁的高压合成和热分解制粉为可逆反应。

高压气相合成法反应式


  图1为高压气相合成法反应式

  高压合成工序:高压羰基化合成是一种具有很高选择性的提纯方法。工业上以海绵铁(铁约占95%)块或氧化铁鳞作为合成原料,经球磨成粉状,然后在氢气氛下进行还原,装入合成反应釜,一氧化碳气体经高压压气机加压导入反应釜,同时给釜体加热,发生合成反应,生成五羰基铁并经减压冷却为液体,其工艺流程如图2所示。

工艺流程图


  图2为高压气相合成法工艺流程图

  低压分解工序:五碳基铁在60℃时开始微分解,155℃时分解率明显增大,平时应贮存于充有一定压力一氧化碳气体的避光容器里。工业上五羰基铁的分解是在一个壁热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,五碳基铁经气化后,从筒顶的中心导入热解炉内,在300℃,1bar的压力下,使气态五碳基铁分解形成铁核长大,获得所需技术性能的羰基铁粉,其反应式为:

低压分解工序反应式


  图3为低压分解工序反应式


  2.中压气相合成法
  中压法羰基铁粉生产技术同高压法相比,羰基铁的合成压力为8.0MPa,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%,而高压法为65%左右。另外,中压法羰基铁粉生产技术中,辅助原料CO能够接近循环利用,而且采用的是节能循环模式。因此中压法羰基铁粉生产技术能够降低设备制造成本,提高产能,有利于规模化,而且生产过程中的能耗低,原料能够充分利用,其生产成本远远低于高压法的生产成本。目前,该技术正处于产业化实施阶段。