制作人：解傳娣羰基鐵粉的制備制作人：解傳娣羰基鐵粉的制備1羰基鐵粉的制備羰基鐵粉的發(fā)展

羰基鐵粉的制備

羰基鐵粉的性能

羰基鐵粉的應(yīng)用

41231羰基鐵粉的制備羰基鐵粉的發(fā)展羰基鐵粉的制備羰21.羰基鐵粉的發(fā)展自1889年蒙德(LudwigMond)和蘭格爾(Carllanger)發(fā)現(xiàn)了羰基鎳，引起了科學(xué)家們的濃厚興趣，1891年在實驗室發(fā)明了羰基鐵制備技術(shù)，1924年實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。羰基鐵粉是目前能夠采用工業(yè)化技術(shù)生產(chǎn)的粒度最細、純度最高、球形外觀最好的鐵粉，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品，因此世界上只有德國、美國、俄羅斯等少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)。我國于1958年化工部北京化工研究所開始研究并進行小批量生產(chǎn)。20世紀(jì)80年代末核工部八五七廠研究開發(fā)了羰基鐵粉，并形成了一定規(guī)模的生產(chǎn)力。目前我國羰基鐵粉主要生產(chǎn)企業(yè)有陜西興化化學(xué)、江蘇天一、吉林吉恩等。1.羰基鐵粉的發(fā)展自1889年蒙德(Ludwig31.羰基鐵粉的發(fā)展我國羰基鐵粉的消費結(jié)構(gòu)

2010全年中國羰基鐵粉實際生產(chǎn)量為1500t左右，進口量約為400t，出口300t(主要為印度、東南亞國家)，表觀消費量為1400t。從地域上看，我國）羰基鐵粉主要消費市場在長三角、東北地區(qū)，二者占中國羰基鐵市場的60%以上；而西南地區(qū)的軍工企業(yè)、核工業(yè)、硬質(zhì)合金等行業(yè)也消費了大量的羰基鐵粉，如四川自貢地區(qū)的硬質(zhì)合金加每年消費的羰基鐵粉超過了50t。如圖６，中國羰基鐵粉主要消費結(jié)構(gòu)為：粉末冶金及化工催化520t，硬質(zhì)合金150t，電磁材料200t；食品添加劑和醫(yī)藥行業(yè)約200t，軍工產(chǎn)品100t，其他200t。1.羰基鐵粉的發(fā)展我國羰基鐵粉的消費結(jié)構(gòu)4世界羰基鐵粉消費情況

美國現(xiàn)為全球最大的羰基鐵粉消費者，其消費量占全球總產(chǎn)量的50%左右，歐洲為世界第二大羰基消費者，其中德國、法國、意大利汽車工業(yè)消耗占大頭，亞太地區(qū)的羰基鐵粉消耗基數(shù)較小，2009年消耗約2800t。但由于粉末注射成型技術(shù)的成熟普及及其在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用，導(dǎo)致近年來亞太地區(qū)國家羰基鐵粉的年需求量每年遞增40%以上。世界羰基鐵粉消費情況美國現(xiàn)為全球最大的羰基鐵粉消52.羰基鐵粉的制備

羰基鐵粉是通過CO和鐵在高溫高壓下反應(yīng)，生成五羰基油狀物Fe(CO)5,再熱分解后得到的超細粉末。

目前羰基鐵粉的制備技術(shù)主要有兩種：高壓氣相合成法和中壓氣相合成法。

2.羰基鐵粉的制備羰基鐵粉是通過CO和鐵在高溫62.1高壓氣相合成法合成壓力超過20MPa，反應(yīng)溫度為150～200℃，反應(yīng)時間＞120h，分為高壓合成和熱分解制粉兩大工序。兩個反應(yīng)可表示為：

72.1高壓氣相合成法合成壓力超過20MPa，2.1高壓氣相合成法2.1高壓氣相合成法8影響合成反應(yīng)的因素

羰基鐵合成反應(yīng)為體積減少的反應(yīng)，因此提高一氧化碳的壓力，有利于合成反應(yīng)的進行，如一氧化碳壓力小于15MPa和溫度低于150℃，則反應(yīng)速率減慢或中止。一氧化碳氣體中的氧化性氣體含量應(yīng)嚴格控制，尤其是游離氧，當(dāng)其超過一定量時，反應(yīng)溫度會急劇上升，導(dǎo)致鐵被氧化和碳化而中止反應(yīng)。合成溫度。溫度超過220℃時，在生成的五羰基鐵催化劑作用下，2C0→CO2+C加速進行，反應(yīng)析出的碳沉積在鐵的表面，導(dǎo)致羰基鐵的提取率明顯降低。

加入少量催化物質(zhì)，如硒、硫或氨等，可起到加速合成反應(yīng)速度和提高羰基鐵提取率的作用。在合成過程中，及時移走五羰基鐵和更新一氧化碳，以增加一氧化碳與鐵的接觸幾率，有利于反應(yīng)進行，從而提高合成反應(yīng)速率和五羰基鐵的提取率。

影響合成反應(yīng)的因素羰基鐵合成反應(yīng)為體積減少的反應(yīng)，因此92.1高壓氣相合成法

(2)熱分解工藝五羰基鐵的分解是在一個壁式電加熱或燃氣螺旋式加熱的立式圓筒體熱解爐內(nèi)進行的。五羰基鐵經(jīng)氣化后，從筒頂?shù)闹行膶?dǎo)入熱解爐內(nèi)，在一定的溫度作用下，氣態(tài)五羰基鐵分解形核長大，通過調(diào)解熱分解工藝，可獲得所需性能要求的羰基鐵粉。五羰基鐵熱分解反應(yīng)可表示為：

2.1高壓氣相合成法(2)熱分解工藝10影響粉末性能的因素1、影響粉末平均粒度的因素。當(dāng)熱解器結(jié)構(gòu)(長徑比)確定后，鐵粉平均粒度的大小主要取決于氣流的大小和各區(qū)段的溫度。五羰基氣體進入熱解器后，由較低溫度向較高溫度區(qū)段進行，實現(xiàn)熱分解的形核和長大。實驗證明，較高的熱解溫度和較大的氣體流量是獲得平均粒度較小的羰基鐵粉的必要條件影響粉末性能的因素1、影響粉末平均粒度的因素。當(dāng)熱解器11影響粉末性能的因素2、影響碳、氮、氧成分的因素。碳、氮、氧成分與工藝條件有著密切的關(guān)系。在生產(chǎn)過程中，若不加任何氣體，則所獲得得鐵粉碳和氧的含量較高。

影響粉末性能的因素2、影響碳、氮、氧成分的因素。碳、氮12

影響粉末性能的因素影響粉末性能的因素132.2中壓氣相合成法

目前，中壓法羰基鐵粉生產(chǎn)技術(shù)成為了新材料領(lǐng)域的重點研究方向。中壓法羰基鐵粉生產(chǎn)技術(shù)同高壓法相比，羰基鐵的壓力為8.0MPa，僅為高壓法的1/3；合成速度60h/釜，而高壓法需要120h/釜；鐵的轉(zhuǎn)化率大于75%，而高壓法僅為65%左右。另外，中壓法羰基鐵粉生產(chǎn)技術(shù)中，輔助原料CO不僅能夠接近100%循環(huán)利用，而且采用的是節(jié)能循環(huán)模式。

2.2中壓氣相合成法目前，中壓法羰基鐵粉143.羰基鐵粉的性能羰基法制備的鐵粉平均粒度一般不大于10μm。該法制取的鐵粉，不論是球形、不規(guī)則或針狀粉末，都具有純度高（不含有害雜質(zhì)，如硅、硫、磷、硒等），顆粒細小而均勻、分散性好、活性大等特點，尤其是加氨氣熱解制得的鐵粉，它在較低溫度下出粉篩分時，對空氣中水分、氧的敏感性小，其氫損值??；作為合金添加劑，具有良好的彌散性能，有利于減少合金化時由于設(shè)備和人為造成的偏析現(xiàn)象。

3.羰基鐵粉的性能羰基法制備的鐵粉平均粒度一154.羰基鐵粉的應(yīng)用（1）粉末冶金行業(yè)

（2）磁性材料4.羰基鐵粉的應(yīng)用（1）粉末冶金行業(yè)164.羰基鐵粉的應(yīng)用（3）農(nóng)業(yè)采用氣相沉積法，生產(chǎn)羰基鐵爆硅藻土，用以改善酸性土壤。

（4）醫(yī)藥領(lǐng)域美國ISP公司的羰基鐵粉已經(jīng)正式被美國藥品管理監(jiān)督局認可，可直接添加到食品中作為鐵元素補給。

（5）化工行業(yè)羰基鐵用作抗磨劑，添加小于0.1%的Fe(CO)5合成汽油，辛烷值從61提高到96，比苯增加了350倍，加入有機酸等用來降低Fe(CO)5添加劑對發(fā)動機汽缸的磨損，與四乙基鉛汽油比較具有優(yōu)勢。4.羰基鐵粉的應(yīng)用（3）農(nóng)業(yè)174.羰基鐵粉的應(yīng)用(6)吸波材料

根據(jù)資料表明，20世紀(jì)90年代以后對羰基鐵粉微波吸收材料的研究非常迅速，從而推動了羰基鐵粉在國防領(lǐng)域的應(yīng)用。制備羰基鐵包云母粉、鐵包玻璃珠、鐵包玻璃纖維等新型復(fù)合吸波涂料——隱身材料。目前，已大量使用于隱形飛機、隱形艦艇、導(dǎo)彈等軍用產(chǎn)品的外表吸波涂層。4.羰基鐵粉的應(yīng)用(6)吸波材料18L/O/G/OThankYou!L/O/G/OThankYou!19制作人：解傳娣羰基鐵粉的制備制作人：解傳娣羰基鐵粉的制備20羰基鐵粉的制備羰基鐵粉的發(fā)展

羰基鐵粉的制備

羰基鐵粉的性能

羰基鐵粉的應(yīng)用

41231羰基鐵粉的制備羰基鐵粉的發(fā)展羰基鐵粉的制備羰211.羰基鐵粉的發(fā)展自1889年蒙德(LudwigMond)和蘭格爾(Carllanger)發(fā)現(xiàn)了羰基鎳，引起了科學(xué)家們的濃厚興趣，1891年在實驗室發(fā)明了羰基鐵制備技術(shù)，1924年實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。羰基鐵粉是目前能夠采用工業(yè)化技術(shù)生產(chǎn)的粒度最細、純度最高、球形外觀最好的鐵粉，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品，因此世界上只有德國、美國、俄羅斯等少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)。我國于1958年化工部北京化工研究所開始研究并進行小批量生產(chǎn)。20世紀(jì)80年代末核工部八五七廠研究開發(fā)了羰基鐵粉，并形成了一定規(guī)模的生產(chǎn)力。目前我國羰基鐵粉主要生產(chǎn)企業(yè)有陜西興化化學(xué)、江蘇天一、吉林吉恩等。1.羰基鐵粉的發(fā)展自1889年蒙德(Ludwig221.羰基鐵粉的發(fā)展我國羰基鐵粉的消費結(jié)構(gòu)

2010全年中國羰基鐵粉實際生產(chǎn)量為1500t左右，進口量約為400t，出口300t(主要為印度、東南亞國家)，表觀消費量為1400t。從地域上看，我國）羰基鐵粉主要消費市場在長三角、東北地區(qū)，二者占中國羰基鐵市場的60%以上；而西南地區(qū)的軍工企業(yè)、核工業(yè)、硬質(zhì)合金等行業(yè)也消費了大量的羰基鐵粉，如四川自貢地區(qū)的硬質(zhì)合金加每年消費的羰基鐵粉超過了50t。如圖６，中國羰基鐵粉主要消費結(jié)構(gòu)為：粉末冶金及化工催化520t，硬質(zhì)合金150t，電磁材料200t；食品添加劑和醫(yī)藥行業(yè)約200t，軍工產(chǎn)品100t，其他200t。1.羰基鐵粉的發(fā)展我國羰基鐵粉的消費結(jié)構(gòu)23世界羰基鐵粉消費情況

美國現(xiàn)為全球最大的羰基鐵粉消費者，其消費量占全球總產(chǎn)量的50%左右，歐洲為世界第二大羰基消費者，其中德國、法國、意大利汽車工業(yè)消耗占大頭，亞太地區(qū)的羰基鐵粉消耗基數(shù)較小，2009年消耗約2800t。但由于粉末注射成型技術(shù)的成熟普及及其在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用，導(dǎo)致近年來亞太地區(qū)國家羰基鐵粉的年需求量每年遞增40%以上。世界羰基鐵粉消費情況美國現(xiàn)為全球最大的羰基鐵粉消242.羰基鐵粉的制備

羰基鐵粉是通過CO和鐵在高溫高壓下反應(yīng)，生成五羰基油狀物Fe(CO)5,再熱分解后得到的超細粉末。

目前羰基鐵粉的制備技術(shù)主要有兩種：高壓氣相合成法和中壓氣相合成法。

2.羰基鐵粉的制備羰基鐵粉是通過CO和鐵在高溫252.1高壓氣相合成法合成壓力超過20MPa，反應(yīng)溫度為150～200℃，反應(yīng)時間＞120h，分為高壓合成和熱分解制粉兩大工序。兩個反應(yīng)可表示為：

262.1高壓氣相合成法合成壓力超過20MPa，2.1高壓氣相合成法2.1高壓氣相合成法27影響合成反應(yīng)的因素

羰基鐵合成反應(yīng)為體積減少的反應(yīng)，因此提高一氧化碳的壓力，有利于合成反應(yīng)的進行，如一氧化碳壓力小于15MPa和溫度低于150℃，則反應(yīng)速率減慢或中止。一氧化碳氣體中的氧化性氣體含量應(yīng)嚴格控制，尤其是游離氧，當(dāng)其超過一定量時，反應(yīng)溫度會急劇上升，導(dǎo)致鐵被氧化和碳化而中止反應(yīng)。合成溫度。溫度超過220℃時，在生成的五羰基鐵催化劑作用下，2C0→CO2+C加速進行，反應(yīng)析出的碳沉積在鐵的表面，導(dǎo)致羰基鐵的提取率明顯降低。

加入少量催化物質(zhì)，如硒、硫或氨等，可起到加速合成反應(yīng)速度和提高羰基鐵提取率的作用。在合成過程中，及時移走五羰基鐵和更新一氧化碳，以增加一氧化碳與鐵的接觸幾率，有利于反應(yīng)進行，從而提高合成反應(yīng)速率和五羰基鐵的提取率。

影響合成反應(yīng)的因素羰基鐵合成反應(yīng)為體積減少的反應(yīng)，因此282.1高壓氣相合成法

(2)熱分解工藝五羰基鐵的分解是在一個壁式電加熱或燃氣螺旋式加熱的立式圓筒體熱解爐內(nèi)進行的。五羰基鐵經(jīng)氣化后，從筒頂?shù)闹行膶?dǎo)入熱解爐內(nèi)，在一定的溫度作用下，氣態(tài)五羰基鐵分解形核長大，通過調(diào)解熱分解工藝，可獲得所需性能要求的羰基鐵粉。五羰基鐵熱分解反應(yīng)可表示為：

2.1高壓氣相合成法(2)熱分解工藝29影響粉末性能的因素1、影響粉末平均粒度的因素。當(dāng)熱解器結(jié)構(gòu)(長徑比)確定后，鐵粉平均粒度的大小主要取決于氣流的大小和各區(qū)段的溫度。五羰基氣體進入熱解器后，由較低溫度向較高溫度區(qū)段進行，實現(xiàn)熱分解的形核和長大。實驗證明，較高的熱解溫度和較大的氣體流量是獲得平均粒度較小的羰基鐵粉的必要條件影響粉末性能的因素1、影響粉末平均粒度的因素。當(dāng)熱解器30影響粉末性能的因素2、影響碳、氮、氧成分的因素。碳、氮、氧成分與工藝條件有著密切的關(guān)系。在生產(chǎn)過程中，若不加任何氣體，則所獲得得鐵粉碳和氧的含量較高。

影響粉末性能的因素2、影響碳、氮、氧成分的因素。碳、氮31

影響粉末性能的因素影響粉末性能的因素322.2中壓氣相合成法

目前，中壓法羰基鐵粉生產(chǎn)技術(shù)成為了新材料領(lǐng)域的重點研究方向。中壓法羰基鐵粉生產(chǎn)技術(shù)同高壓法相比，羰基鐵的壓力為8.0MPa，僅為高壓法的1/3；合成速度60h/釜，而高壓法需要120h/釜；鐵的轉(zhuǎn)化率大于75%，而高壓法僅為65%左右。另外，中壓法羰基鐵粉生產(chǎn)技術(shù)中，輔助原料CO不僅能夠接近100%循環(huán)利用，而且采用的是節(jié)能循環(huán)模式。

2.2中壓氣相合成法目前，中壓法羰基鐵粉333.羰基鐵粉的性能羰基法制備的鐵粉平均粒度一般不大于10μm。該法制取的鐵粉，不論是球形、不規(guī)則或針狀粉末，都具有純度高（不含有害雜質(zhì)，如硅、硫、磷、硒等），顆粒細小而均勻、分散性好、活性大等特點，尤其是加氨氣熱解制得的鐵粉，它在較低溫度