钢厂氧化铁粉生产磁性材料的现状及前景分析

曲余玲 毛艳丽 景 馨 李 博

（鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山 114009）

钢厂氧化铁粉生产磁性材料的现状及前景分析

曲余玲 毛艳丽 景 馨 李 博

（鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山 114009）

氧化铁粉是钢铁企业酸再生生产线的副产品，利用氧化铁粉生产磁性材料，可实现氧化铁粉的高附加值，为企业带来丰厚的利润。重点介绍了钢厂氧化铁粉生产磁性材料的现状，并对其前景进行了分析，可为钢铁企业开发非钢产品提供借鉴。

氧化铁粉 磁性材料 前景

目前钢铁企业普遍采用喷雾焙烧法处理冷轧酸洗废液，在实现盐酸再生回用的同时副产氧化铁粉。对于一个产能1 000万t／a的钢铁企业来说，氧化铁粉的产生量约3.3万t／a［1］。氧化铁粉是磁性材料行业的重要原料，随着我国电子产业、汽车产业等领域的迅速发展，对磁性材料的需求急剧增长，尤其是对高端铁氧体软磁材料的需求。我国现已成为世界磁性材料生产大国和磁性材料产业中心，未来磁性材料行业的发展前景广阔。将钢厂酸再生副产的氧化铁粉作为原料，生产高附加值磁性材料产品，将扩展氧化铁粉的利润空间，从而为钢铁企业非钢产业的发展开辟一条新的创效之路。

1 磁性材料简介

磁性材料作为电磁转化的核心部件，广泛应用于家电、汽车、计算机、通讯、医疗、航天、军事等领域［2］。磁性材料按功能主要分为软磁材料和永磁材料［3］。软磁材料是指具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料，易于磁化，也易于退磁。它的主要功能是导磁、电磁能量的转换与传输，广泛用于电子电工设备中。目前应用较多的软磁材料有Mn-Zn、Ni-Zn、Mg-Zn软磁铁氧体材料及铁硅合金。永磁材料是指具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化后即能保持恒定磁性的材料。永磁材料又称恒磁材料或硬磁材料。目前常用的永磁材料主要为铁氧体永磁和稀土永磁等。

2 钢厂氧化铁粉生产磁性材料的现状

2.1 JFE钢铁公司

JFE作为全球先进的磁性材料生产企业，其氧化铁粉的提纯和磁性材料生产、销售主要由JFE化学公司负责，下设JFE铁氧体公司、JFE磁性粉末公司、JFE铁氧体泰国公司、JFE铁氧体香港公司、江门JFE磁性材有限公司（中国）和江门安磁电子有限公司（中国）。

2.1.1 优质氧化铁粉生产

JFE将喷雾焙烧后得到的氧化铁粉作进一步水洗、研磨等处理，最终得到高纯度、高比表面积的优质氧化铁粉，具体指标如表1所示。JFE生产的氧化铁粉，一部分作为最终产品售予磁性材料企业，一部分作为原材料，加工生产成高端磁性材料。

表1 JFE氧化铁粉质量指标（质量分数）Table 1 Quality standard of iron oxide powder in JFE（mass fraction） %

2.1.2 高端磁性材料生产

（1）超细磁铁粉

超细铁粉具有良好的磁性能，是制造优质磁性元件、导磁介电铁芯、高频磁芯、高频磁圈的重要原料。JFE以喷雾焙烧法酸再生工艺副产的氧化铁粉为原料，将氧化铁粉在500～700℃氢气气氛中进行还原，然后冷却至室温，再将冷却后的粉末放入体积分数为5%～10%的O2-N2混合气中，使还原铁粉的表面形成一层稳定的氧化膜［4］。通过该工艺可生产出平均粒径在1μm左右的超细磁铁粉。该铁粉具有较好的磁性能，可用于制备软磁材料铁粉芯，并有望用于个人电脑CPU驱动电源的大电流传感器。

（2）软磁铁氧体材料

JFE生产的软磁铁氧体材料有Mn-Zn、Ni-Zn软磁铁氧体颗粒料和Mn-Zn软磁铁芯，其性能如表2所示［5-6］。JFE生产的Mn-Zn软磁铁芯基体材料电阻系数比电工钢等金属材料高106～1010，频率大约是电工钢的1 000倍，被广泛应用在紧凑式开闭供电装置上，如MOS-FET和IGBT等开闭装置上。目前，JFE已经成功烧结出了180 mm的超大型铁芯，还开发出了低铁损材料MB3和MB4，以及MBT2、MBF4等特殊磁性材料［7］，其中MBT2是最佳的车载材料。由于JFE本身拥有软磁材料生产所需的主要原料优质氧化铁粉，因此保证了JFE公司在软磁材料生产领域的原料成本优势。

2.2 韩国EG公司

表2 JFE软磁铁氧体材料性能Table 2_Properties of softmagnetic ferrites in JFE

EG公司是韩国一流的氧化铁粉及Mn-Zn、Ni-Zn、Mg-Zn铁氧体颗粒料制造企业，专门负责浦项钢铁公司的酸再生和氧化铁粉回收工作。EG公司在浦项厂内设有EG-Tech和EG-Potec分公司，全面管理氧化铁粉生产线设备的操纵、保修及维修业务。从盐酸回收线获取的氧化铁粉，在浦项光阳厂经过第一次加工和品质管理后，再到EG公司进行第二次加工和品质管理，最终成为高品质、高性能的氧化铁粉及Mn-Zn、Ni-Zn和Mg-Zn软磁铁氧体颗粒料，产品除供应国内磁性材料制造企业外，还出口至日本、中国大陆和台湾等。目前，EG公司已经与日本最大的电子公司TDK公司签订了长期供货合同。EG公司氧化铁粉脱硅前后的质量指标如表3所示。

表3 EG公司氧化铁粉质量指标（质量分数）Table 3 Quality standard of iron oxide powder in EG（mass fraction） %

此外，EG公司还将氧化铁粉与NiO、MnO、ZnO等氧化物按比例进行混合，在900～950℃以上温度下预烧后，粉碎成一定尺寸颗粒的一次工程品，称为预烧料。预烧料再经湿式、微粉碎后，造粒包装，称为颗粒料。EG公司生产的主要铁氧体颗粒料性能如表4所示。

表4 EG公司生产的主要软磁铁氧体颗粒料性能Table 4 Properties of some soft ferrite particles in EG

2.3 宝钢

宝钢磁业有限公司是专业化生产高纯氧化铁粉、软磁铁氧体产品的高新技术企业，是国内最大的软磁铁氧体料粉生产及供应基地，主要生产氧化铁粉、Mn-Zn铁氧体料粉和Mn-Zn铁氧体磁芯，产品广泛用于计算机、通讯、绿色照明、高清显示、汽车电子等领域，并出口至欧美、日韩等国家［8］。宝钢生产的高纯氧化铁粉物理性能满足《中国软磁铁氧体用氧化铁技术指标》要求，比表面积大于4.0 m2／g，平均粒径0.5～1.0μm，松装密度0.35～0.75 g／cm3，其化学组成如表5所示。宝钢软磁铁氧体产品类型如表6所示。

表5 宝钢高纯氧化铁粉的化学组成（质量分数）Table 5 Chemical composition of high purity iron oxide powder in Baosteel（mass fraction） %

表6 宝钢生产的软磁铁氧体产品类型Table 6 Product types of soft ferrites in Baosteel

2010年11月，宝钢又投资近6亿元在江苏成立了宝钢磁业（江苏）有限公司，项目共分两期完成，一期主要是建设3条高等料粉生产线，产能为1.8万t／a Mn-Zn软磁铁氧体料粉；二期是产能1万t／a磁芯项目，计划于2015年全面竣工。江苏宝磁公司建成后，宝钢磁业可形成产能4万t／a的软磁铁氧体料粉，占据同类产品市场50%份额，成为全球大型软磁材料供应商和技术服务商。

2.4 台湾中钢

台湾中钢的高纯氧化铁粉、磁性材料研发和生产主要由工业材料事业部下属的高科磁技股份有限公司（简称高科磁技）负责。高科磁技以酸再生副产的氧化铁粉为原料，生产高纯氧化铁粉以及软磁铁氧体材料。表7为台湾中钢氧化铁粉的质量指标。此外，台湾中钢还将氧化铁粉与MnO、ZnO按一定的比例混合、造粒、煅烧、研磨与喷雾干燥，造粒制成磁粉，并进一步加工成磁芯产品。表8为台湾中钢的磁芯产品情况。

表7 台湾中钢氧化铁粉质量指标Table 7 Property requirements for iron oxide powders in CSC

表8 台湾中钢的磁芯产品Table 8 Magnetic cores of CSC

2.5 武钢

武钢金资粉末冶金公司负责武钢氧化铁粉和磁性材料的生产。根据武钢未来产业发展的总体规划，磁材产业将作为金资公司的一大板块发展壮大。目前，金资公司磁材分公司生产的磁材产品主要包括永磁铁氧体预烧料、软磁磁粉和塑磁制品。其中普通永磁铁氧体预烧料产能5万t／a、高档铁氧体预烧料产能0.6万t／a。2013年金资公司又与北京丹斯克公司合资成立了武汉武钢丹斯克科技磁材有限公司，使武钢磁材预烧料的产能达到7万t／a，跃居全国磁材行业前三甲。

武钢永磁铁氧体预烧料是以锶的碳酸盐及含铁氧化物为原料，经混合、煅烧而成，具有六角晶体结构，是一种用途广泛的基础功能材料，可以用于制备高性能永磁铁氧体。锶铁氧体材料具有磁性能优良、性价比高、稳定性好等优点，是当今世界用量最大的磁性功能材料，广泛用于电磁感应原理的电机、扬声器以及磁性吸附等方面。软磁磁粉是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物，采用粉末冶金方法生产。塑磁制品主要是以注塑铁氧体为原料，产品主要包括变频空调室外机电机转子系列、PPS电子膨胀阀转子部件系列、打印机磁芯系列、各类注塑磁环系列，主要用于自动化设备、永磁直流电机、轴流风扇、变频空调电机、仪表电机等领域。

2.6 邯钢

邯钢成立了邯钢正兴磁性材料科技有限公司，于2012年建成铁鳞、酸再生氧化铁粉生产永磁铁氧体预烧料生产线，采用链篦机-回转窑的方法，每年可生产出2万多t永磁铁氧体预烧料。

3 钢厂氧化铁粉生产磁性材料的发展前景

氧化铁粉作为磁性材料生产的主要原料，70%来自于钢厂冷轧盐酸再生系统，其供应情况成为磁性材料行业尤其是软磁铁氧体材料发展的制约因素。目前，我国除宝钢外，大部分钢铁企业生产的氧化铁粉质量不佳，无法用于高端软磁铁氧体的生产。我国高纯氧化铁粉的需求主要从日本JFE、韩国EG、DONGBU、德国Thyssenkrupp等公司进口［9］。因此，钢铁企业应加强酸再生氧化铁粉提纯技术的开发及管理，提升氧化铁粉质量，使其能够替代进口，满足国内高端软磁铁氧体用户需求。

磁性材料广泛应用于传统工业、生物界及医学界、军事领域、采矿业等。可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。我国2012年工信部发布的《新材料产业“十二五”发展规划》中对磁性材料给与发展规划，同时国家将大力扶持新兴产业。相信随着计算机、LED／LCD显示器、3D等产业的高速发展，以及国家鼓励新能源、新兴产业发展的政策东风，磁性材料产业必将迎来飞速发展阶段。据预测，2015年全球永磁铁氧体材料的市场需求量约为118万t，我国的需求量约为110万t，产量预计达到88万t；全球软磁铁氧体材料的需求量将达到100万t，我国软磁铁氧体的产量将达到42万t［10-12］。

4 结语

随着世界磁性材料产业链向中国的逐渐转移，将为中国磁性材料行业的发展注入新的生机和活力。对于钢铁企业而言，将酸再生副产氧化铁粉加工成高附加值磁性材料，不仅拥有原料成本优势，还拥有人力和能源优势。因此，钢铁企业应抓住契机，实现产业链延伸，使氧化铁粉成为钢铁企业非钢产业发展的有机抓手。

［1］宋金涛，梁日忠，赵艳龙.冷轧废酸再生氧化铁红资源化的工业共生研究［J］.现代化工，2010，30（5）：80-83.

［2］李霸宇.氧化铁-钢铁企业发展为磁性材料产业壮大提供支持［J］.磁性材料及器件，2005，36（6）：45-49.

［3］黄胜涛.磁性材料产业发展与计量测试技术［J］.中国计量，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］徐辉宇.推进企业品牌建设提升产品竞争优势［J］.上海小企业，2006（5）：13-14.

［9］姚礼华.Mn-Zn铁氧体与Fe2O3的市场形势［J］.磁性材料及器件，2007，38（4）：11-14.

［10］陈元峻，谭庆彪.中国软磁铁氧体行业分析及发展趋势探讨［J］.磁性元件与电源，2013（7）：119-123.

［11］姚礼华.当前形势下软磁铁氧体用Fe2O3的动态［C］／／中国磁性材料发展与行业形势研讨会.上海，2009：47-51.

［12］晏强，朱瑞，胡顺，等.磁性材料（软磁）行业市场发展现状与对策［J］.企业导报，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，工程师，主要从事钢铁企业节能环保情报研究，Email：quyuling0625＠sina.com