鋼廠氧化鐵粉生產磁性材料的現(xiàn)狀及前景分析

曲余玲 毛艷麗 景 馨 李 博

（鞍鋼股份有限公司技術中心，遼寧鞍山 114009）

鋼廠氧化鐵粉生產磁性材料的現(xiàn)狀及前景分析

曲余玲 毛艷麗 景 馨 李 博

（鞍鋼股份有限公司技術中心，遼寧鞍山 114009）

氧化鐵粉是鋼鐵企業(yè)酸再生生產線的副產品，利用氧化鐵粉生產磁性材料，可實現(xiàn)氧化鐵粉的高附加值，為企業(yè)帶來豐厚的利潤。重點介紹了鋼廠氧化鐵粉生產磁性材料的現(xiàn)狀，并對其前景進行了分析，可為鋼鐵企業(yè)開發(fā)非鋼產品提供借鑒。

氧化鐵粉 磁性材料 前景

目前鋼鐵企業(yè)普遍采用噴霧焙燒法處理冷軋酸洗廢液，在實現(xiàn)鹽酸再生回用的同時副產氧化鐵粉。對于一個產能1 000萬t／a的鋼鐵企業(yè)來說，氧化鐵粉的產生量約3.3萬t／a［1］。氧化鐵粉是磁性材料行業(yè)的重要原料，隨著我國電子產業(yè)、汽車產業(yè)等領域的迅速發(fā)展，對磁性材料的需求急劇增長，尤其是對高端鐵氧體軟磁材料的需求。我國現(xiàn)已成為世界磁性材料生產大國和磁性材料產業(yè)中心，未來磁性材料行業(yè)的發(fā)展前景廣闊。將鋼廠酸再生副產的氧化鐵粉作為原料，生產高附加值磁性材料產品，將擴展氧化鐵粉的利潤空間，從而為鋼鐵企業(yè)非鋼產業(yè)的發(fā)展開辟一條新的創(chuàng)效之路。

1 磁性材料簡介

磁性材料作為電磁轉化的核心部件，廣泛應用于家電、汽車、計算機、通訊、醫(yī)療、航天、軍事等領域［2］。磁性材料按功能主要分為軟磁材料和永磁材料［3］。軟磁材料是指具有低矯頑力和高磁導率的磁性材料，易于磁化，也易于退磁。它的主要功能是導磁、電磁能量的轉換與傳輸，廣泛用于電子電工設備中。目前應用較多的軟磁材料有Mn-Zn、Ni-Zn、Mg-Zn軟磁鐵氧體材料及鐵硅合金。永磁材料是指具有寬磁滯回線、高矯頑力、高剩磁，一經(jīng)磁化后即能保持恒定磁性的材料。永磁材料又稱恒磁材料或硬磁材料。目前常用的永磁材料主要為鐵氧體永磁和稀土永磁等。

2 鋼廠氧化鐵粉生產磁性材料的現(xiàn)狀

2.1 JFE鋼鐵公司

JFE作為全球先進的磁性材料生產企業(yè)，其氧化鐵粉的提純和磁性材料生產、銷售主要由JFE化學公司負責，下設JFE鐵氧體公司、JFE磁性粉末公司、JFE鐵氧體泰國公司、JFE鐵氧體香港公司、江門JFE磁性材有限公司（中國）和江門安磁電子有限公司（中國）。

2.1.1 優(yōu)質氧化鐵粉生產

JFE將噴霧焙燒后得到的氧化鐵粉作進一步水洗、研磨等處理，最終得到高純度、高比表面積的優(yōu)質氧化鐵粉，具體指標如表1所示。JFE生產的氧化鐵粉，一部分作為最終產品售予磁性材料企業(yè)，一部分作為原材料，加工生產成高端磁性材料。

表1 JFE氧化鐵粉質量指標（質量分數(shù)）Table 1 Quality standard of iron oxide powder in JFE（mass fraction） %

2.1.2 高端磁性材料生產

（1）超細磁鐵粉

超細鐵粉具有良好的磁性能，是制造優(yōu)質磁性元件、導磁介電鐵芯、高頻磁芯、高頻磁圈的重要原料。JFE以噴霧焙燒法酸再生工藝副產的氧化鐵粉為原料，將氧化鐵粉在500～700℃氫氣氣氛中進行還原，然后冷卻至室溫，再將冷卻后的粉末放入體積分數(shù)為5%～10%的O2-N2混合氣中，使還原鐵粉的表面形成一層穩(wěn)定的氧化膜［4］。通過該工藝可生產出平均粒徑在1μm左右的超細磁鐵粉。該鐵粉具有較好的磁性能，可用于制備軟磁材料鐵粉芯，并有望用于個人電腦CPU驅動電源的大電流傳感器。

（2）軟磁鐵氧體材料

JFE生產的軟磁鐵氧體材料有Mn-Zn、Ni-Zn軟磁鐵氧體顆粒料和Mn-Zn軟磁鐵芯，其性能如表2所示［5-6］。JFE生產的Mn-Zn軟磁鐵芯基體材料電阻系數(shù)比電工鋼等金屬材料高106～1010，頻率大約是電工鋼的1 000倍，被廣泛應用在緊湊式開閉供電裝置上，如MOS-FET和IGBT等開閉裝置上。目前，JFE已經(jīng)成功燒結出了180 mm的超大型鐵芯，還開發(fā)出了低鐵損材料MB3和MB4，以及MBT2、MBF4等特殊磁性材料［7］，其中MBT2是最佳的車載材料。由于JFE本身擁有軟磁材料生產所需的主要原料優(yōu)質氧化鐵粉，因此保證了JFE公司在軟磁材料生產領域的原料成本優(yōu)勢。

2.2 韓國EG公司

表2 JFE軟磁鐵氧體材料性能Table 2_Properties of softmagnetic ferrites in JFE

EG公司是韓國一流的氧化鐵粉及Mn-Zn、Ni-Zn、Mg-Zn鐵氧體顆粒料制造企業(yè)，專門負責浦項鋼鐵公司的酸再生和氧化鐵粉回收工作。EG公司在浦項廠內設有EG-Tech和EG-Potec分公司，全面管理氧化鐵粉生產線設備的操縱、保修及維修業(yè)務。從鹽酸回收線獲取的氧化鐵粉，在浦項光陽廠經(jīng)過第一次加工和品質管理后，再到EG公司進行第二次加工和品質管理，最終成為高品質、高性能的氧化鐵粉及Mn-Zn、Ni-Zn和Mg-Zn軟磁鐵氧體顆粒料，產品除供應國內磁性材料制造企業(yè)外，還出口至日本、中國大陸和臺灣等。目前，EG公司已經(jīng)與日本最大的電子公司TDK公司簽訂了長期供貨合同。EG公司氧化鐵粉脫硅前后的質量指標如表3所示。

表3 EG公司氧化鐵粉質量指標（質量分數(shù)）Table 3 Quality standard of iron oxide powder in EG（mass fraction） %

此外，EG公司還將氧化鐵粉與NiO、MnO、ZnO等氧化物按比例進行混合，在900～950℃以上溫度下預燒后，粉碎成一定尺寸顆粒的一次工程品，稱為預燒料。預燒料再經(jīng)濕式、微粉碎后，造粒包裝，稱為顆粒料。EG公司生產的主要鐵氧體顆粒料性能如表4所示。

表4 EG公司生產的主要軟磁鐵氧體顆粒料性能Table 4 Properties of some soft ferrite particles in EG

2.3 寶鋼

寶鋼磁業(yè)有限公司是專業(yè)化生產高純氧化鐵粉、軟磁鐵氧體產品的高新技術企業(yè)，是國內最大的軟磁鐵氧體料粉生產及供應基地，主要生產氧化鐵粉、Mn-Zn鐵氧體料粉和Mn-Zn鐵氧體磁芯，產品廣泛用于計算機、通訊、綠色照明、高清顯示、汽車電子等領域，并出口至歐美、日韓等國家［8］。寶鋼生產的高純氧化鐵粉物理性能滿足《中國軟磁鐵氧體用氧化鐵技術指標》要求，比表面積大于4.0 m2／g，平均粒徑0.5～1.0μm，松裝密度0.35～0.75 g／cm3，其化學組成如表5所示。寶鋼軟磁鐵氧體產品類型如表6所示。

表5 寶鋼高純氧化鐵粉的化學組成（質量分數(shù)）Table 5 Chemical composition of high purity iron oxide powder in Baosteel（mass fraction） %

表6 寶鋼生產的軟磁鐵氧體產品類型Table 6 Product types of soft ferrites in Baosteel

2010年11月，寶鋼又投資近6億元在江蘇成立了寶鋼磁業(yè)（江蘇）有限公司，項目共分兩期完成，一期主要是建設3條高等料粉生產線，產能為1.8萬t／a Mn-Zn軟磁鐵氧體料粉；二期是產能1萬t／a磁芯項目，計劃于2015年全面竣工。江蘇寶磁公司建成后，寶鋼磁業(yè)可形成產能4萬t／a的軟磁鐵氧體料粉，占據(jù)同類產品市場50%份額，成為全球大型軟磁材料供應商和技術服務商。

2.4 臺灣中鋼

臺灣中鋼的高純氧化鐵粉、磁性材料研發(fā)和生產主要由工業(yè)材料事業(yè)部下屬的高科磁技股份有限公司（簡稱高科磁技）負責。高科磁技以酸再生副產的氧化鐵粉為原料，生產高純氧化鐵粉以及軟磁鐵氧體材料。表7為臺灣中鋼氧化鐵粉的質量指標。此外，臺灣中鋼還將氧化鐵粉與MnO、ZnO按一定的比例混合、造粒、煅燒、研磨與噴霧干燥，造粒制成磁粉，并進一步加工成磁芯產品。表8為臺灣中鋼的磁芯產品情況。

表7 臺灣中鋼氧化鐵粉質量指標Table 7 Property requirements for iron oxide powders in CSC

表8 臺灣中鋼的磁芯產品Table 8 Magnetic cores of CSC

2.5 武鋼

武鋼金資粉末冶金公司負責武鋼氧化鐵粉和磁性材料的生產。根據(jù)武鋼未來產業(yè)發(fā)展的總體規(guī)劃，磁材產業(yè)將作為金資公司的一大板塊發(fā)展壯大。目前，金資公司磁材分公司生產的磁材產品主要包括永磁鐵氧體預燒料、軟磁磁粉和塑磁制品。其中普通永磁鐵氧體預燒料產能5萬t／a、高檔鐵氧體預燒料產能0.6萬t／a。2013年金資公司又與北京丹斯克公司合資成立了武漢武鋼丹斯克科技磁材有限公司，使武鋼磁材預燒料的產能達到7萬t／a，躍居全國磁材行業(yè)前三甲。

武鋼永磁鐵氧體預燒料是以鍶的碳酸鹽及含鐵氧化物為原料，經(jīng)混合、煅燒而成，具有六角晶體結構，是一種用途廣泛的基礎功能材料，可以用于制備高性能永磁鐵氧體。鍶鐵氧體材料具有磁性能優(yōu)良、性價比高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是當今世界用量最大的磁性功能材料，廣泛用于電磁感應原理的電機、揚聲器以及磁性吸附等方面。軟磁磁粉是以Fe2O3為主成分的亞鐵磁性氧化物，采用粉末冶金方法生產。塑磁制品主要是以注塑鐵氧體為原料，產品主要包括變頻空調室外機電機轉子系列、PPS電子膨脹閥轉子部件系列、打印機磁芯系列、各類注塑磁環(huán)系列，主要用于自動化設備、永磁直流電機、軸流風扇、變頻空調電機、儀表電機等領域。

2.6 邯鋼

邯鋼成立了邯鋼正興磁性材料科技有限公司，于2012年建成鐵鱗、酸再生氧化鐵粉生產永磁鐵氧體預燒料生產線，采用鏈篦機-回轉窯的方法，每年可生產出2萬多t永磁鐵氧體預燒料。

3 鋼廠氧化鐵粉生產磁性材料的發(fā)展前景

氧化鐵粉作為磁性材料生產的主要原料，70%來自于鋼廠冷軋鹽酸再生系統(tǒng)，其供應情況成為磁性材料行業(yè)尤其是軟磁鐵氧體材料發(fā)展的制約因素。目前，我國除寶鋼外，大部分鋼鐵企業(yè)生產的氧化鐵粉質量不佳，無法用于高端軟磁鐵氧體的生產。我國高純氧化鐵粉的需求主要從日本JFE、韓國EG、DONGBU、德國Thyssenkrupp等公司進口［9］。因此，鋼鐵企業(yè)應加強酸再生氧化鐵粉提純技術的開發(fā)及管理，提升氧化鐵粉質量，使其能夠替代進口，滿足國內高端軟磁鐵氧體用戶需求。

磁性材料廣泛應用于傳統(tǒng)工業(yè)、生物界及醫(yī)學界、軍事領域、采礦業(yè)等。可以說，磁性材料與信息化、自動化、機電一體化、國防、國民經(jīng)濟的方方面面緊密相關。我國2012年工信部發(fā)布的《新材料產業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中對磁性材料給與發(fā)展規(guī)劃，同時國家將大力扶持新興產業(yè)。相信隨著計算機、LED／LCD顯示器、3D等產業(yè)的高速發(fā)展，以及國家鼓勵新能源、新興產業(yè)發(fā)展的政策東風，磁性材料產業(yè)必將迎來飛速發(fā)展階段。據(jù)預測，2015年全球永磁鐵氧體材料的市場需求量約為118萬t，我國的需求量約為110萬t，產量預計達到88萬t；全球軟磁鐵氧體材料的需求量將達到100萬t，我國軟磁鐵氧體的產量將達到42萬t［10-12］。

4 結語

隨著世界磁性材料產業(yè)鏈向中國的逐漸轉移，將為中國磁性材料行業(yè)的發(fā)展注入新的生機和活力。對于鋼鐵企業(yè)而言，將酸再生副產氧化鐵粉加工成高附加值磁性材料，不僅擁有原料成本優(yōu)勢，還擁有人力和能源優(yōu)勢。因此，鋼鐵企業(yè)應抓住契機，實現(xiàn)產業(yè)鏈延伸，使氧化鐵粉成為鋼鐵企業(yè)非鋼產業(yè)發(fā)展的有機抓手。

［1］宋金濤，梁日忠，趙艷龍.冷軋廢酸再生氧化鐵紅資源化的工業(yè)共生研究［J］.現(xiàn)代化工，2010，30（5）：80-83.

［2］李霸宇.氧化鐵-鋼鐵企業(yè)發(fā)展為磁性材料產業(yè)壯大提供支持［J］.磁性材料及器件，2005，36（6）：45-49.

［3］黃勝濤.磁性材料產業(yè)發(fā)展與計量測試技術［J］.中國計量，2014（7）：74-77.

［4］Ultra Fine Pure Iron Powder［R］.JFE Technical Report，2005（6）：43-45.

［5］KIKUCHIT，OKAZAKIY，IKEDA K.Fine Iron Oxide Powder as a Raw Material of Soft Ferrites［R］.JFE Technical Report，2005（6）：29-34.

［6］SADAHIRO K，GOTOH S，UENOSONO S.Soft Magnetic Materials of JFE Steel Group［R］.JFE Technical Report，2005（6）：1-7.

［7］MnZn Ferrites with Low Loss in Wide Temperature Range［R］.JFE Technical Report，2005（6）：41-42.

［8］徐輝宇.推進企業(yè)品牌建設提升產品競爭優(yōu)勢［J］.上海小企業(yè)，2006（5）：13-14.

［9］姚禮華.Mn-Zn鐵氧體與Fe2O3的市場形勢［J］.磁性材料及器件，2007，38（4）：11-14.

［10］陳元峻，譚慶彪.中國軟磁鐵氧體行業(yè)分析及發(fā)展趨勢探討［J］.磁性元件與電源，2013（7）：119-123.

［11］姚禮華.當前形勢下軟磁鐵氧體用Fe2O3的動態(tài)［C］／／中國磁性材料發(fā)展與行業(yè)形勢研討會.上海，2009：47-51.

［12］晏強，朱瑞，胡順，等.磁性材料（軟磁）行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀與對策［J］.企業(yè)導報，2013（12）：70-71.

收修改稿日期：2016-03-15

Status and Prospect of Making Magnetic Materials from Iron Oxide Powder in Steel Plant

Qu Yuling Mao Yanli Jing Xin Li Bo
（Technology Center of Ansteel Co.，Ltd.，Anshan Liaoning 114009，China）

Iron oxide powder is a by-product of acid regeneration production line in iron and steel enterprise，its use in producingmagnetic materials can realize the high additional value of iron oxide powder，which will generate huge profits for the enterprise.The status and its prospect of the production ofmagnetic materials by iron oxide powder in steel plant were mainly introduced，which may be used for reference for iron and steel enterprises where the non-steel products will be developed.

iron oxide powder，magnetic materials，prospect

曲余玲，女，工程師，主要從事鋼鐵企業(yè)節(jié)能環(huán)保情報研究，Email：quyuling0625＠sina.com