羰基铁粉的制备.ppt

关于羰基铁粉的制备羰基铁粉的制备羰基铁粉的发展羰基铁粉的制备羰基铁粉的性能羰基铁粉的应用41231第2页,共18页，星期六，2024年，5月1.羰基铁粉的发展自1889年蒙德(LudwigMond)和兰格尔(Carllanger)发现了羰基镍，引起了科学家们的浓厚兴趣，1891年在实验室发明了羰基铁制备技术，1924年实现了工业化生产。羰基铁粉是目前能够采用工业化技术生产的粒度最细、纯度最高、球形外观最好的铁粉，属于高新技术产品，因此世界上只有德国、美国、俄罗斯等少数几个国家能生产。我国于1958年化工部北京化工研究所开始研究并进行小批量生产。20世纪80年代末核工部八五七厂研究开发了羰基铁粉，并形成了一定规模的生产力。目前我国羰基铁粉主要生产企业有陕西兴化化学、江苏天一、吉林吉恩等。而在世界范围内还有有德国BASF，美国GAF，俄罗斯Sintez等，其中德国BASF拥有世界最大、最先进的羰基铁粉生产线，具有标准制定权和定价权，处于全球羰基铁粉市场垄断地位。第3页,共18页，星期六，2024年，5月1.羰基铁粉的发展我国羰基铁粉的消费结构2010全年中国羰基铁粉实际生产量为1500t左右，进口量约为400t，出口300t(主要为印度、东南亚国家)，表观消费量为1400t。从地域上看，我国）羰基铁粉主要消费市场在长三角、东北地区，二者占中国羰基铁市场的60%以上；而西南地区的军工企业、核工业、硬质合金等行业也消费了大量的羰基铁粉，如四川自贡地区的硬质合金加每年消费的羰基铁粉超过了50t。如图６，中国羰基铁粉主要消费结构为：粉末冶金及化工催化520t，硬质合金150t，电磁材料200t；食品添加剂和医药行业约200t，军工产品100t，其他200t。世界羰基铁粉消费情况美国现为全球最大的羰基铁粉消费者，其消费量占全球总产量的50%左右，欧洲为世界第二大羰基消费者，其中德国、法国、意大利汽车工业消耗占大头，亚太地区的羰基铁粉消耗基数较小，2009年消耗约2800t。但由于粉末注射成型技术的成熟普及及其在工业上的大规模应用，导致近年来亚太地区国家羰基铁粉的年需求量每年递增40%以上。第4页,共18页，星期六，2024年，5月2.羰基铁粉的制备羰基铁粉是通过CO和铁在高温高压下反应，生成五羰基油状物Fe(CO)5,再热分解后得到的超细粉末。在分解过程中，通常采用通NH3作为保护气体来抑制CO的歧化反应。羰基铁粉中就不可避免的会含有氮元素。从收集器中收集的产品一般铁含量约在97%左右，其中碳和氮的含量均小于1%，由于FeO3，Fe3N等杂质的存在，加上铁粉表面也会对CO和NH3气体有一定的吸附，这就造成铁粉硬度比较大，通常被称为硬粉。将铁粉用H2气体还原，铁的含量能够提高到99.0%左右，且其他元素的含量会明显降低。这种还原过的羰基铁粉，硬度稍低，被称为软粉。羰基铁粉对工艺的要求非常高，五羰基铁分解时温度变化3℃，气体流量变化5%就能明显改变羰基铁粉粒度及碳含量。目前羰基铁粉的制备技术主要有两种：高压气相合成法和中压气相合成法。Textinhere第5页,共18页，星期六，2024年，5月*2.1高压气相合成法工业上生产羰基铁粉最成熟的工艺为高压气相合成法，包括德国BASF、美国陶氏、中国国内全部羰基铁粉生产厂家都采用该法生产，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。两个反应可表示为：（1）高压合成以海绵铁或氧化铁鳞作为合成原料经球磨成粉状，然后在氢气气氛下进行还原；装入合成反应釜，一氧化碳气体经高压压气机加压压入反应釜，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。反应生成的五羰基铁液体呈黄或橙黄色，沸点103℃，20℃时密度为1.154g/cm3，受日光或紫外线照射时发生二聚作用，生成Fe2(CO)9和一氧化碳。60℃开始微分解，155℃时分解率明显增加。应储存在重游一定压力一氧化碳气体的避光容器中。高压合成工艺流程如图1。第6页,共18页，星期六，2024年，5月2.1高压气相合成法第7页,共18页，星期六，2024年，5月影响合成反应的因素羰基铁合成反应为体积减少的反应，因此提高一氧化碳的眼里，有利于合成反应的进行，如一氧化碳压力小于15MPa和温度低于15