Производство порошка железа

В настоящее время объём производства составляет 300 тыс. т/год.

Эти порошки используют для получения электротехнических материалов.

Карбонильные порошки отличаются специфической формой частиц и структурой, которую называют «луковой кожурой». Такая структура формируется при послойном росте отдельных частиц порошка в аппарате разложения карбонилов.

Легкоплавкие, летучие вещества. при комнатной температуре могут находится в газовом, жидком, твердом состоянии.

Синтез карбонилов

Дробленное железосодержащее сырьё (губчатое железо, штейн, оксидные руды, скрап) в виде кусков размером 10-25 мм загружают в стальную колонну синтеза. С помощью циркуляционного насоса прокачивают СО через материал при Р=20 МПа, подогревая его в теплообменнике до 180-220 °С

Fe(CO)₅ - при комнатной температуре жидкость, светло-желтого цвета

Т испарения – 100°С

Т кипения = 103 °С

Т начала разложения – 60 °С

Т интенсивного разложения – 280 °С

При повышении давления, при понижении температуры равновесие реакции смещается вправо. С повышением температуры скорость синтеза растет, а затем падает в следствии неустойчивости карбонила.

На ускорение синтеза карбонила положительно влияние оказывают примеси S, Te, Al, CaO, щёлочи.

Ингибиторами являются – Zn, Mg, Ba, Sr, Na, Li

Термическая диссоциация карбонилов

Происходит с увеличением объёма

Мē _a (СО)_с ® a Мē + сСО

Разложению карбонилов способствует повышение температуры;

уменьшение давления.

Процесс сопровождается побочными реакциями

Ме+ СО = МеО + С

Ме + 2СО = СО₂ + МеС

2СО = С + СО₂

Если процесс вести при низких температурах и длительно, то будет происходить окисление металла и его науглероживание. Поэтому процесс надо вести при максимально возможных температурах.

Пары пентакарбонила железа очищают в фильтре и конденсируют в холодильнике, при этом СО охлаждается. Разделяют их в сепараторе, после чего СО возвращается. Жидкий карбонил поступает в десорбер (выделяется СО), затем в сборник, фильтр, ёмкость продукта и через дозирующее устройство направляется в испаритель. Пары по обогреваемому патрубку поступают в аппарат разложения. Здесь в присутствии аммиака (способствует образованию тонких сферических порошков) при 270-350 °С происходит термическая диссоциация Fe(CO)₅.

Fe(CO)₅ = Fe +5 CO

На протекание реакции особое влияние оказывает температура, обусловливающая дисперсность (2,2-2,6 мкм) и химический состав (0,55-1,0 %С, 0,54-1,06 %N) получаемых порошков. Стандартный режим – температура повышается сверху вниз от 295 до 345 °С – и «падающий режим» (наоборот).Термическую диссоциацию пентакарбонила железа проводят в присутствии газообразного аммиака, который способствует образованию мелких и более чистых сферических частиц железа, уменьшая количество углерода в порошке.

Для увеличения дисперсности добавляют тетрахлорэтан, триацетил, толуол.

Обычно карбонильное железо содержит С, поэтому его подвергают измельчению и обезуглероживающему отжигу (С до 0,21-0,1%).