摘 要

由中国科学院兰州化学物理研究所和吉林吉恩镍业股份有限公司承担的中科院东北振兴科技行动计划重点项目“中压法羰基铁粉生产技术”，主要解决高压法为羰基铁规模化生产设置的技术瓶颈，实现CO的合理利用、羰基铁粉产品的多元化和功能化，带动相关产业的发展，全面提升我国铁质产品质量。本项目已完成实验室小试、模试和100吨/年羰基铁粉中试，正在建设2000吨/年羰基铁粉工业应用试验装置。

羰基铁粉是利用气法精炼技术生产而得，而气法精炼技术基本无废物排放，耗能低，产品种类多，是绿色环保型高新技术，因此，羰基铁粉属于高新技术产品，直接关联着国防军工、无线电、磁性材料、粉末冶金、机械加工、医疗保健、食品等行业与相关产品的升级换代的可持续发展。羰基铁粉产品种类繁多，分为普通羰基铁粉、磷化羰基铁粉、还原羰基铁粉、包覆羰基铁粉和合金羰基铁粉等多种，而每种因形貌、粒径、纯度、性能的不同又包含着许多品种，不同的羰基铁粉有着不同的用途，因此羰基铁粉的应用分布极为广泛。

目前世界上能够生产羰基铁粉的国家为数不多，仅有德国、俄罗斯、美国和中国，羰基铁的合成均采用高压法(18.0 -25.0 M p a)。生产压力的过高不仅为设备的制造提出了苛刻的要求，也为规模化生产设置了障碍，另外，高压法还存在着反应时间长，转化率不高等种种弊端。在此情况下，中科院兰州化物所同吉林吉恩镍业股份有限公司联合开发中压法羰基铁粉生产技术，以解决反应压力过高带来的诸多弊端。

全球羰基铁粉产量约为15000吨/年，其中80%为德国巴斯夫公司生产，市场需求量约18000吨/年。由于粉末注射成型技术的成熟和工业应用，二十世纪九十年代以来，仅硬质合金行业超细铁粉的需求就一直以30%的年增长率发展，东南亚国家的需求年递增约40%。我国对羰基铁粉的需求从二十世纪末的几十吨发展到现在的一千多吨，而国内的年产量不足300吨。随着科学技术的进步和材料科学的迅速发展，对材料的质量要求越来越高，由于羰基铁粉同其它铁粉产品相比，具有明显的优越性，尤其是应用于硬质合金、耐磨材料、表面光洁材料等的制造中，因此羰基铁粉具有潜在的应用市场。

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8.0 M P a，仅为高压法的1/3；合成速度60小时/釜，而高压法需要120小时/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术中，辅助原料C O不仅能够接近100%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不仅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，所以其生产成本远远低于高压法的生产成本。甘肃省科技厅组织专家对中压法羰基铁粉生产技术(实验室小试和模试)进行了成果鉴定，鉴定结果为国际先进。

关键技术

(1)羰基铁的合成过程是一个非稳态过程，因此热平衡、气体预热温度以及气体流速之间的协调与匹配为关键技术之一。(2)如何抑制羰基铁的分解，实现CO的节能循环。(3)超细羰基铁粉的形貌特征与粒径大小的控制。

本技术创新点：

(1)降低了羰基铁的合成压力。(2)加快了羰基铁的合成速 度。(3)提高了铁的转化率。(4)实现了CO的节能循环模式。

项目进展概况

中压法羰基铁粉生产技术于2004年实施，2005年6月在中科院兰州化物所完成了实验室小试和模试研究，同设计人员合作进行了100吨/年羰基铁粉中试装置的设计并完成了补充研究，同时得到了吉林省专项资金(80万元)的支持，加速了该项目的进程。2006年7月，在吉林吉恩镍业股份有限公司完成了中试装置的建设，得到了中科院东北振兴科技行动计划的支持。2006年底完成了中试的投料试车工作，2007年完成了中试研究和改造工作，2007年6月开始2000吨/年羰基铁粉的工业化应用试验装置的设计工作，正在进行设备招标、场地建设和辅助设备的建设，预计2008年底完成建设工作。

经济效益分析

羰基铁粉的生产原料为海绵铁和CO，反应后渣料中的铁含量为75%左右，仍可再利用，所用CO接近100%循环利用，海绵铁的价格0.25-0.3万元/吨，而产品价格为8-10万元/吨，因此本项目具有丰厚的经济效益。

吉林吉恩镍业股份有限公司是上世纪五六十年代建设的国有资源型老企业，最初以技术含量低的高冰镍为主要产品，随后以镍盐为主打产品。进入二十一世纪，公司根据资源特色，瞄准粉末冶金和储能材料两大行业，大力发展气法精炼技术，进行产品结构调整，对镍钴等资源进行深加工以提高产品的附加值。本项目的实施，无疑能够加快企业进入粉末冶金行业的步伐，提升产品的技术含量，增加产品品种，扩大企业在粉末冶金和储能材料领域中的影响力，使公司发展成为本行业具有国际竞争力的现代化企业。

羰基铁粉是一种高品位的基础原料，与许多高科技领域密切相关：在国防军工方面，羰基铁粉不仅应用于常规武器的制造，而且同高端的隐身材料息息相关；在环境保护方面，随着电子产品的日益增多，电磁波的泄露和辐射已成为新的环境污染源，用羰基铁粉制备的涂料和元器件能够防止电磁波的泄露和辐射；在无线电方面，因羰基铁粉作为软磁材料，具有使用频带宽，性能稳定，尤其是导磁率温度系数小等优点，被广泛应用于无线电通讯、导航、雷达定位等设备中；在粉末冶金方面，羰基铁粉不仅能够提高产品的成品率和强度，而且能够使产品的寿命延长5-10倍，因此被认为是最好的添加剂之一；在食品添加剂方面，高纯的羰基铁粉被认为是一种比较理想的食品补铁剂，也是生产补铁剂的理想原料。总之，羰基铁粉产业的发展，能够带动相关产业的发展，尤其是高技术产品的发展。