软磁铁氧体磁性材料的开发
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[摘 要]本文对该材料的生产工艺、市场前景及经济效益进行了简要分析。针对冷轧厂目前再生机组的系统和工艺流程，提出增设除硅工艺，以提高氧化铁粉的质量。
中图分类号：TM277 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0158-01
1 再生工艺及除硅工艺
1.1 本钢酸再生机组工艺流程
焙烧后的气体产品中含有大量水和酸洗液中的游离酸，还含有HCI气体和烧嘴燃烧废气（主要有H2O、CO2、N2和剩余的氧气）。焙烧炉气由底部进入到吸收塔中。水从吸收塔上部进入与炉气反向冲洗。此时HCI和H2O结合成盐酸（200g/L HCI）冷凝流向底部。然后再生酸被送回酸洗槽。
1.2 酸再生机组氧化铁量的计算
1.2.1 盐酸酸洗的化学反应机理
带钢表面氧化铁皮通常是三层构成的。热轧带钢轧出的带钢表面氧化铁皮总厚度一般为10微米，其内层是疏松多孔的结晶组织，且易破坏的氧化亚铁FeO，占氧化铁皮总厚度的50%；中间层好是致密而无裂纹的呈玻璃状断口的四氧化三铁Fe3O4占铁皮总厚度的40%左右；外层是呈桩状结晶结构的三氧化二铁，占铁皮总厚度约为10%，但是，由于热轧带钢各部分冷却速度不同，导致即使同一带钢表面上其各部位的氧化铁皮结构也不同，一般带钢尾部内终轧温度低，生成的氧化铁皮也薄，对酸洗有利，而带钢头部的铁皮则较厚。
盐酸溶液与氧化铁皮的化学反应式：
盐酸溶液能较快的溶蚀各种氧化铁皮，酸洗反应可以从外层往里进行，而且盐酸洗基本不腐蚀基体。基于以上原理我们可以粗略计算出废酸液中各铁离子所占比例：
1.2.2 再生酸中氧化铁含量的计算
废酸再生的工作原理可由下面的方程准确地表达出来：
通过上式可计算出氧化铁的小时产量为：970Kg
其中：酸再生机组每小时处理废酸量6400L：
废酸中所含铁离子浓度含量均值为120g/L ：
酸再生机组每月计划作业时间为670h，设备计划作业率为90%，因此Fe2O3年产量大约在7018吨左右。例如按2003年CDCM生产线设备运行状态计算，全年最长作业时间为7000h。那么Fe2O3 产量为6790吨左右。
1.3 除硅工艺流程
废酸中的Si成分对氧化铁粉的质量有着致命的影响，如果Fe203纯度不能满足软磁铁氧体生产的需要（即含SiO2、P等杂质），而只能用于永磁铁氧体的生产，那么产品的价值和应用领域就会受到了极大的限制。所以酸再生机组可以先对废酸中的Si进行去除，然后对废酸进行再生。
从酸洗机组输送过来的废酸先储存在废酸罐中，再由废酸输送泵送人溶解槽底部，利用废酸中在酸洗过程中未完全反应的盐酸与废边继续反应（废边是经过圆盘剪和碎边剪处理过的带钢废边）。
化学反应方程式为：
Fe+2HCIFeCI2+H2
为了加快上述反应的速度，我们可将废酸预先用蒸气进行加热。充分反应过后的废酸经过冷却器溢流进人氨反应罐，在此罐中按废酸流入量加入一定比例的氨水，使pH值提高到4.2～4.5，同时少量FeCI2被氧化成为FeCI3，而后转化为Fe（OH）3。Fe（OH）3为絮状沉淀物可以吸附废酸中SiO2粒子。
主要化学方程式：
FeCI2+2NH3+2H20Fe（OH）2+2NH4CI
4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3
FeCI3+3NH3+3H203Fe（OH）3+3NH4CI
废酸酸液从氨反应罐流出后，进入沉淀槽，由于絮凝剂吸附SiO2颗粒形成絮团，从而增大了固体颗粒的沉降速度，在沉淀槽底部形成SiO2料层，由沉淀槽底部的泥浆泵送到压滤机进行过滤。最后压滤机的滤液和沉淀槽的溢流液一起被送入处理酸储罐内，SiO2 排入废料仓从而完成废酸酸液的除硅过程。
1.4 脱硅区域设备
（1）溶解槽
用于溶解酸轧机组产生的废边以减少废酸中的游离盐酸。槽的顶部有一个开放的锥形顶盖，顶盖上设有一个中心供料口，用于向溶解槽内填充废边，槽内还装有一个PVDF材质的支撑板。钢制壳体，内衬橡胶和耐酸砖，顶盖由FRP制成。
（2）氨反应槽
为提高反应酸的pH值，使酸中的的FeC12转化成FeC13并最终转化为Fe（OH）3，在氨反应槽中投加氨水并进行空气底部鼓吹。氨反应槽为立式结构，材质为FRP，带有低速和高速搅拌器。
（3）沉淀槽
用于沉淀Fe（OH）3吸附SiO2后的沉淀物。沉淀槽的形式为立式锥底结构，带浸没管、溢流堰及支撑装置等，附件由PP材料制成。
（4）压滤机
用于固液分离。形式为箱式，带有电动滤板移动装置和液压锁紧装置。脱水后的泥饼在从压滤机卸泥前，将进行冷凝水自动冲洗。
（5）泥浆泵
用于将沉淀槽底部的泥浆输送到压滤机。形式为活塞式隔膜泵，材质为铸铁，所有与介质接触的部件均衬胶或由耐腐蚀材料制成
（6）电磁吊
用于将废边从地面送到溶解槽内。磁铁安装在能水平移动的电动小车上，可使磁铁在指定位置装卸废切边。起重量5000 kg，最大起升高度25m。
用Ruthner法生产的Fe203产品性能国家标准（表2.2）。
结论
1）高品质的Fe2O3粉是生产高性能软磁铁氧体的根本保证。为了吸收和消化国外的先进技术，在酸再生改造期间，建议有关磁性材料专业方面的技术人员参与该项技改工作，相互配合，共同完成技改任务，确保酸再生生产的氧化铁粉，满足生产铁氧体磁性材料对原料的化学性能和物理性能的要求。
2）抓住酸再生技术改造之时间差，尽快组织有关专业技术人员，对高纯粉进行深加工的开发；对软磁铁氧体磁性材料项目进行前期调研工作并提出可行性研究报告。
3）充分利用本钢资源优势，开发高技术含量和高附加值软磁铁氧体产品，在高新技术领域方面占有一席之地，并发展成为非钢支柱产业。
参考文献
[1] W.L.罗伯茨，冷轧带钢生产（上），冶金工业出版社.1995.
[2]Honeycombe R W K.Steel Microstructure and Properties，Edward Armold， 1981