三级耦合技术打通高纯铁全谱系制备路径 攻克高纯铁提纯理论难关

高纯铁是航空、核电、半导体、军工等高端装备必不可少的基础原料。过去，国外大多只采用火法或者电解单一工艺来生产高纯铁，没有形成成套的杂质分离理论。国内外研究也大多停留在实验室单一提纯试验，很难批量做出3N7~5N2全系列高纯铁，高端电解纯铁长期依赖进口。

由上海大学联合河北龙凤山新材料集团等单位组建的产学研攻关团队，系统揭示高纯铁中非铁杂质的分离去除机理，创新构建火法冶金—湿法电解—真空区熔三级耦合高纯化技术体系，补齐了我国高纯铁提纯领域的基础理论短板。

该团队梳理出固相偏析、气化挥发、电化学电位、液—固分凝分离四大除杂方式，并通过大量热力学计算，摸清每一类杂质的物理化学特点，搞清楚哪些杂质适合用火法去除，哪些适合电解、哪些要靠真空区熔处理。

整套工艺采用“分步逐级提纯”思路：先用火法冶金，把硫、磷、氧、氮等非金属杂质大量除掉，产出3N7级高纯铁；再通过湿法电解，利用不同金属析出电位差别，把钴、镍这类微量金属杂质进一步剥离，得到4N5级高纯铁；最后进入真空区熔环节，把锰、铬、铜等很难去除的痕量杂质深度脱除，产出5N2高纯铁，实现不同纯度高纯铁的稳定可控生产。

经权威设备检测，该项目可对铁中77种微量、痕量杂质做全面分析。制备得到的5N2区熔铁，气体杂质总量低至4.42ppm（百万分之一），钴、镍、氧、硫等关键杂质控制水平，已经超过国外同类产品。

这套理论已走出实验室，直接指导建成万吨级火法、百吨级湿法电解、百公斤级真空区熔生产线，相关装备全部实现国产化，为超高纯金属的提纯提供参考，为钢铁行业向高端新材料转型、保障国内多个关键领域的原料自主供给做出积极贡献。（中国冶金报）