超纯铁及其制备工艺

  纯铁是一种含碳量很低的铁合金, 具有矫顽力低、导热和电磁性能良好、质地柔软、韧性大等优良性能。纯铁纯度在99.990%~99.999 9%范围内, 又称为超纯铁(Ultra-HighPurity Iron)。其纯度很高并具有很多独特的性能,如不溶解于盐酸、硫酸,而溶于硝酸, 难以用传统的锯条切割,熔点比普通铁高,在潮湿的空气中不易生锈等。正是鉴于超纯铁的优异性能以及潜在的应用价值,其价格非常昂贵。

  超纯铁制备工艺是:

  制备超纯铁的原料是工业电解铁和铁盐等,制备方法一般有如下几种:溶剂萃取法(SolventExtraction)、离子交换法(Anion Exchange Separation)、区域提纯法(Zone Refmg,又称区域熔炼)、浮区熔炼法(Floating Zone Melting)、等离子电弧熔炼法(Plasma arcmelting)、冷坩埚熔炼法(ColdCrucible Melting)、电磁悬浮熔炼法(ElectromagneticLevitation Melting) 和固态电迁移法(SolidState Electro migration / Electro transport)。

  其中,溶剂萃取法和离子交换法属于“湿法冶金”,区域提纯法、浮区熔炼法、等离子电弧熔炼法和冷坩埚熔炼法属于“火法冶金”,电磁悬浮熔炼法和固态电迁移法属于“电化学冶金”的范畴。等离子电弧熔炼一般可得到纯度为99.99%的超纯铁。

  由于单一的提纯方法难以满足制备99.999 9%以上超纯铁的要求,因此需要将多种提纯方法结合使用。比较常见的工艺流程为:离子交换法+溶剂萃取法→电解精炼→冷坩埚熔炼→区域熔炼。几种方法的配合使用可使金属得以大幅度纯化。传统方法的制备工业纯铁的方法是电解法,这也仍是超纯铁的主要制备方法之一。

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