鋼廠氧化鐵粉生產(chǎn)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(shù)中心，遼寧鞍山 114009）

鋼廠氧化鐵粉生產(chǎn)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(shù)中心，遼寧鞍山 114009）

氧化鐵粉是鋼鐵企業(yè)酸再生生產(chǎn)線的副產(chǎn)品，利用氧化鐵粉生產(chǎn)磁性材料，可實(shí)現(xiàn)氧化鐵粉的高附加值，為企業(yè)帶來(lái)豐厚的利潤(rùn)。重點(diǎn)介紹了鋼廠氧化鐵粉生產(chǎn)磁性材料的現(xiàn)狀，并對(duì)其前景進(jìn)行了分析，可為鋼鐵企業(yè)開(kāi)發(fā)非鋼產(chǎn)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(shí)現(xiàn)鹽酸再生回用的同時(shí)副產(chǎn)氧化鐵粉。對(duì)于一個(gè)產(chǎn)能1 000萬(wàn)t／a的鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，氧化鐵粉的產(chǎn)生量約3.3萬(wàn)t／a［1］。氧化鐵粉是磁性材料行業(yè)的重要原料，隨著我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)、汽車(chē)產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，對(duì)磁性材料的需求急劇增長(zhǎng)，尤其是對(duì)高端鐵氧體軟磁材料的需求。我國(guó)現(xiàn)已成為世界磁性材料生產(chǎn)大國(guó)和磁性材料產(chǎn)業(yè)中心，未來(lái)磁性材料行業(yè)的發(fā)展前景廣闊。將鋼廠酸再生副產(chǎn)的氧化鐵粉作為原料，生產(chǎn)高附加值磁性材料產(chǎn)品，將擴(kuò)展氧化鐵粉的利潤(rùn)空間，從而為鋼鐵企業(yè)非鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟一條新的創(chuàng)效之路。

1 磁性材料簡(jiǎn)介

磁性材料作為電磁轉(zhuǎn)化的核心部件，廣泛應(yīng)用于家電、汽車(chē)、計(jì)算機(jī)、通訊、醫(yī)療、航天、軍事等領(lǐng)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(dǎo)率的磁性材料，易于磁化，也易于退磁。它的主要功能是導(dǎo)磁、電磁能量的轉(zhuǎn)換與傳輸，廣泛用于電子電工設(shè)備中。目前應(yīng)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(chǎn)磁性材料的現(xiàn)狀

2.1 JFE鋼鐵公司

JFE作為全球先進(jìn)的磁性材料生產(chǎn)企業(yè)，其氧化鐵粉的提純和磁性材料生產(chǎn)、銷(xiāo)售主要由JFE化學(xué)公司負(fù)責(zé)，下設(shè)JFE鐵氧體公司、JFE磁性粉末公司、JFE鐵氧體泰國(guó)公司、JFE鐵氧體香港公司、江門(mén)JFE磁性材有限公司（中國(guó)）和江門(mén)安磁電子有限公司（中國(guó)）。

2.1.1 優(yōu)質(zhì)氧化鐵粉生產(chǎn)

JFE將噴霧焙燒后得到的氧化鐵粉作進(jìn)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(zhì)氧化鐵粉，具體指標(biāo)如表1所示。JFE生產(chǎn)的氧化鐵粉，一部分作為最終產(chǎn)品售予磁性材料企業(yè)，一部分作為原材料，加工生產(chǎn)成高端磁性材料。

表1 JFE氧化鐵粉質(zhì)量指標(biāo)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 1 Quality standard of iron oxide powder in JFE（mass fraction） %

2.1.2 高端磁性材料生產(chǎn)

（1）超細(xì)磁鐵粉

超細(xì)鐵粉具有良好的磁性能，是制造優(yōu)質(zhì)磁性元件、導(dǎo)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(chǎn)的氧化鐵粉為原料，將氧化鐵粉在500～700℃氫氣氣氛中進(jìn)行還原，然后冷卻至室溫，再將冷卻后的粉末放入體積分?jǐn)?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(guò)該工藝可生產(chǎn)出平均粒徑在1μm左右的超細(xì)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(gè)人電腦CPU驅(qū)動(dòng)電源的大電流傳感器。

（2）軟磁鐵氧體材料

JFE生產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)用在緊湊式開(kāi)閉供電裝置上，如MOS-FET和IGBT等開(kāi)閉裝置上。目前，JFE已經(jīng)成功燒結(jié)出了180 mm的超大型鐵芯，還開(kāi)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(chē)載材料。由于JFE本身?yè)碛熊洿挪牧仙a(chǎn)所需的主要原料優(yōu)質(zhì)氧化鐵粉，因此保證了JFE公司在軟磁材料生產(chǎn)領(lǐng)域的原料成本優(yōu)勢(shì)。

2.2 韓國(guó)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(guó)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(mén)負(fù)責(zé)浦項(xiàng)鋼鐵公司的酸再生和氧化鐵粉回收工作。EG公司在浦項(xiàng)廠內(nèi)設(shè)有EG-Tech和EG-Potec分公司，全面管理氧化鐵粉生產(chǎn)線設(shè)備的操縱、保修及維修業(yè)務(wù)。從鹽酸回收線獲取的氧化鐵粉，在浦項(xiàng)光陽(yáng)廠經(jīng)過(guò)第一次加工和品質(zhì)管理后，再到EG公司進(jìn)行第二次加工和品質(zhì)管理，最終成為高品質(zhì)、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(chǎn)品除供應(yīng)國(guó)內(nèi)磁性材料制造企業(yè)外，還出口至日本、中國(guó)大陸和臺(tái)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(zhǎng)期供貨合同。EG公司氧化鐵粉脫硅前后的質(zhì)量指標(biāo)如表3所示。

表3 EG公司氧化鐵粉質(zhì)量指標(biāo)（質(zhì)量分?jǐn)?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(jìn)行混合，在900～950℃以上溫度下預(yù)燒后，粉碎成一定尺寸顆粒的一次工程品，稱為預(yù)燒料。預(yù)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(chǎn)的主要鐵氧體顆粒料性能如表4所示。

表4 EG公司生產(chǎn)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(chǎn)高純氧化鐵粉、軟磁鐵氧體產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)，是國(guó)內(nèi)最大的軟磁鐵氧體料粉生產(chǎn)及供應(yīng)基地，主要生產(chǎn)氧化鐵粉、Mn-Zn鐵氧體料粉和Mn-Zn鐵氧體磁芯，產(chǎn)品廣泛用于計(jì)算機(jī)、通訊、綠色照明、高清顯示、汽車(chē)電子等領(lǐng)域，并出口至歐美、日韓等國(guó)家［8］。寶鋼生產(chǎn)的高純氧化鐵粉物理性能滿足《中國(guó)軟磁鐵氧體用氧化鐵技術(shù)指標(biāo)》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(xué)組成如表5所示。寶鋼軟磁鐵氧體產(chǎn)品類(lèi)型如表6所示。

表5 寶鋼高純氧化鐵粉的化學(xué)組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 5 Chemical composition of high purity iron oxide powder in Baosteel（mass fraction） %

表6 寶鋼生產(chǎn)的軟磁鐵氧體產(chǎn)品類(lèi)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(xiàng)目共分兩期完成，一期主要是建設(shè)3條高等料粉生產(chǎn)線，產(chǎn)能為1.8萬(wàn)t／a Mn-Zn軟磁鐵氧體料粉；二期是產(chǎn)能1萬(wàn)t／a磁芯項(xiàng)目，計(jì)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(chǎn)能4萬(wàn)t／a的軟磁鐵氧體料粉，占據(jù)同類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)50%份額，成為全球大型軟磁材料供應(yīng)商和技術(shù)服務(wù)商。

2.4 臺(tái)灣中鋼

臺(tái)灣中鋼的高純氧化鐵粉、磁性材料研發(fā)和生產(chǎn)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(jiǎn)稱高科磁技）負(fù)責(zé)。高科磁技以酸再生副產(chǎn)的氧化鐵粉為原料，生產(chǎn)高純氧化鐵粉以及軟磁鐵氧體材料。表7為臺(tái)灣中鋼氧化鐵粉的質(zhì)量指標(biāo)。此外，臺(tái)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(jìn)一步加工成磁芯產(chǎn)品。表8為臺(tái)灣中鋼的磁芯產(chǎn)品情況。

表7 臺(tái)灣中鋼氧化鐵粉質(zhì)量指標(biāo)Table 7 Property requirements for iron oxide powders in CSC

表8 臺(tái)灣中鋼的磁芯產(chǎn)品Table 8 Magnetic cores of CSC

2.5 武鋼

武鋼金資粉末冶金公司負(fù)責(zé)武鋼氧化鐵粉和磁性材料的生產(chǎn)。根據(jù)武鋼未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體規(guī)劃，磁材產(chǎn)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(chǎn)的磁材產(chǎn)品主要包括永磁鐵氧體預(yù)燒料、軟磁磁粉和塑磁制品。其中普通永磁鐵氧體預(yù)燒料產(chǎn)能5萬(wàn)t／a、高檔鐵氧體預(yù)燒料產(chǎn)能0.6萬(wàn)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(yù)燒料的產(chǎn)能達(dá)到7萬(wàn)t／a，躍居全國(guó)磁材行業(yè)前三甲。

武鋼永磁鐵氧體預(yù)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(jié)構(gòu)，是一種用途廣泛的基礎(chǔ)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(jià)比高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今世界用量最大的磁性功能材料，廣泛用于電磁感應(yīng)原理的電機(jī)、揚(yáng)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(chǎn)。塑磁制品主要是以注塑鐵氧體為原料，產(chǎn)品主要包括變頻空調(diào)室外機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子系列、PPS電子膨脹閥轉(zhuǎn)子部件系列、打印機(jī)磁芯系列、各類(lèi)注塑磁環(huán)系列，主要用于自動(dòng)化設(shè)備、永磁直流電機(jī)、軸流風(fēng)扇、變頻空調(diào)電機(jī)、儀表電機(jī)等領(lǐng)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(chǎn)永磁鐵氧體預(yù)燒料生產(chǎn)線，采用鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯的方法，每年可生產(chǎn)出2萬(wàn)多t永磁鐵氧體預(yù)燒料。

3 鋼廠氧化鐵粉生產(chǎn)磁性材料的發(fā)展前景

氧化鐵粉作為磁性材料生產(chǎn)的主要原料，70%來(lái)自于鋼廠冷軋鹽酸再生系統(tǒng)，其供應(yīng)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(guó)除寶鋼外，大部分鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的氧化鐵粉質(zhì)量不佳，無(wú)法用于高端軟磁鐵氧體的生產(chǎn)。我國(guó)高純氧化鐵粉的需求主要從日本JFE、韓國(guó)EG、DONGBU、德國(guó)Thyssenkrupp等公司進(jìn)口［9］。因此，鋼鐵企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)酸再生氧化鐵粉提純技術(shù)的開(kāi)發(fā)及管理，提升氧化鐵粉質(zhì)量，使其能夠替代進(jìn)口，滿足國(guó)內(nèi)高端軟磁鐵氧體用戶需求。

磁性材料廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)、生物界及醫(yī)學(xué)界、軍事領(lǐng)域、采礦業(yè)等。可以說(shuō)，磁性材料與信息化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)。我國(guó)2012年工信部發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中對(duì)磁性材料給與發(fā)展規(guī)劃，同時(shí)國(guó)家將大力扶持新興產(chǎn)業(yè)。相信隨著計(jì)算機(jī)、LED／LCD顯示器、3D等產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，以及國(guó)家鼓勵(lì)新能源、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策東風(fēng)，磁性材料產(chǎn)業(yè)必將迎來(lái)飛速發(fā)展階段。據(jù)預(yù)測(cè)，2015年全球永磁鐵氧體材料的市場(chǎng)需求量約為118萬(wàn)t，我國(guó)的需求量約為110萬(wàn)t，產(chǎn)量預(yù)計(jì)達(dá)到88萬(wàn)t；全球軟磁鐵氧體材料的需求量將達(dá)到100萬(wàn)t，我國(guó)軟磁鐵氧體的產(chǎn)量將達(dá)到42萬(wàn)t［10-12］。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著世界磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈向中國(guó)的逐漸轉(zhuǎn)移，將為中國(guó)磁性材料行業(yè)的發(fā)展注入新的生機(jī)和活力。對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，將酸再生副產(chǎn)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(shì)，還擁有人力和能源優(yōu)勢(shì)。因此，鋼鐵企業(yè)應(yīng)抓住契機(jī)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈延伸，使氧化鐵粉成為鋼鐵企業(yè)非鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有機(jī)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展與計(jì)量測(cè)試技術(shù)［J］.中國(guó)計(jì)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(jìn)企業(yè)品牌建設(shè)提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)［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(chǎng)形勢(shì)［J］.磁性材料及器件，2007，38（4）：11-14.

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

［11］姚禮華.當(dāng)前形勢(shì)下軟磁鐵氧體用Fe2O3的動(dòng)態(tài)［C］／／中國(guó)磁性材料發(fā)展與行業(yè)形勢(shì)研討會(huì).上海，2009：47-51.

［12］晏強(qiáng)，朱瑞，胡順，等.磁性材料（軟磁）行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策［J］.企業(yè)導(dǎo)報(bào)，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(bào)研究，Email：quyuling0625＠sina.com