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2023

12-13 00:00

2023

【LY轉載】產量可達百噸！電解法規模制備4N級高純鐵實現國產化

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電解鐵是高端鐵基新材料的原料，是分析測試的標準物質，也是科研工作所必需的基本物質材料。多年來，國內電解鐵的供應一直被日本、德國等發達國家所壟斷，不但價格高昂，而且采購過程還設置有壁壘。

　　電解鐵是高端鐵基新材料的原料，是分析測試的標準物質，也是科研工作所必需的基本物質材料。多年來，國內電解鐵的供應一直被日本、德國等發達國家所壟斷，不但價格高昂，而且采購過程還設置有壁壘。雖然我國多年來陸續開展了電解鐵實驗室研究，取得了一些進展，但是沒有形成規模化制備4N級及4N級以上電解鐵生產的成套技術。近些年，隨著新材料發展和科研工作深入，市場對電解鐵產品及純度需求持續增加，但因為技術封鎖、貿易壁壘等因素采購更加困難。電解鐵成為我國高端新材料研發的關鍵物質，這促使國內機構開始開發電解鐵制備技術和產線。
　　電解提純法制備純鐵屬于濕法冶金領域，其制備原理是基于電解過程中不同離子的平衡電位和水解能力不同而達到提純的效果。電解鐵的原理很簡單，但是產業化技術和裝備實現的難度卻極大。鐵的提純技術也被認為是一個國家綜合國力的體現和象征。
　　據公開資料和報道顯示，日本及歐美發達國家具備生產包含氣體元素含量在內的全元素含量檢測4N級以上電解鐵的技術和能力。過去，我國還沒有包含氣體元素含量在內的全元素檢測的4N級電解鐵，自2019年起，為突破國外技術封鎖，實現4N級高純鐵的產業化制備，由上海大學、河北龍鳳山鑄業有限公司、上海大學（浙江）高端裝備基礎件材料研究院等單位在河北省科技項目的支持下開展了聯合攻關。通過實驗室電解制備和電解制備純鐵中試等深入系統的科研工作，自主研發設計了電解純鐵制備生產線（圖1），成功研發出系列高超純鐵電解制備生產技術，實現了包含氣體元素在內的全元素含量檢測的3N級電解鐵的低成本制備、4N級電解純鐵的產業化制備和4N級純鐵的低氧化制備技術，可以批量提供市場全元素含量檢測的3N、3N5、4N和4N5系列的電解鐵產品。4N級高純電解鐵產品及其微觀組織見圖2、圖3。

　　經過各單位多年的團結協作，攻克了電解效率與純度、電解鐵產品質量等難題，實現了電解鐵產品的產業化，按照純度級別，產品包括了3N級、3N5級、4N級和4N5級等電解鐵。目前，電解鐵年產量可達百噸，做到了高端電解鐵產品的國產替代。為鐵基新材料、標準物質、科研工作的需求奠定了堅實的原材料基礎。
　　電解法制備高純鐵實現產業化是我國基礎材料的一個重大進展，是探索材料純度和性能極限化的一大突破，4N級高純電解鐵的成功制備為后續制備5N超純鐵、6N級甚高純鐵奠定了可靠基礎。未來，該研究團隊將繼續努力，以4N級高純鐵、5N級超純鐵材料的制備為基礎，構建“高超純鐵制備-新材料生產-高端基礎件制造和應用”全產業鏈，推動我國新材料發展和基礎件進步。（劉騰軾）