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目前国内磁性材料生产中应用的氮源

     因各磁性材料生产企业建立的时间、启动资金、生产规模和当时的氮源情况及其认识等不同,故使用的氮源或者供氮方式也就不同,归结起来有四类:瓶装商纯氮气、液氮、深冷空分制氮和PSA制氮机
    1.瓶装高纯氮气 主要在以真空气氛烧结炉为烧结设备的企业,是间歇式烧结,一般以24小时为一生产周期,炉子容量在15~50Kg,每天用气量/炉在2m3左右,集中用气时间在3~4小时,这类企业生产规模都不大,少者只有几台炉子,多者也不过二三十台。
    瓶装高纯氮气所用的气瓶容积为40升,注入氮气压力为150Kg,氮量为6Nm3/h/瓶,目前市价为30元/瓶。按使用规定,瓶中压力降到15Kg时巳不允许继续使用,否则以后必须经过置换清洗才能保证氮气的高纯度,故使用瓶装氮气时,氮气单价为5.5元/m3。虽然用气成本较高,但因企业规模较小、总用量不大,使用瓶装氮气还能承受,故一般不会更换供气方式,只有规模扩大、考虑使用氮窑时才会改变。
    2.液氮 目前市场价格在1000元/m3左右,液氮汽化成氮气时,1m3液氮可转换为标准状态下的氮气为643m3,考虑到损耗等因素,能使用的氮气约为600m3左右,故使用液氮时的氮气单价为1.67元/m3,这里不包括购买或租赁液氮罐所摊的费用。以MnZn铁氧体企业为例,使用液氮的磁性材料企业建立初期,大都规模不大,均在300吨/年左右,通常只有一条氮气保护隧道窑,用气量在20~30Nm3/h,每天(24小时)供气量在480~720Nm3。若再用瓶装氮气则每天需100瓶左右,成本也太高,故不宜采用;若购买制氮设备现场制氮,虽然用气成本可降三分之二左右,但考虑到资金和今后的发展等因素,用户一般还是先选用液氮,以后视情况再定。
    3.深冷空分制氮、PSA制氮和膜分离制氮 深冷空分制氮已有九十余年的历史,且制取的高纯氮完全能满足磁性材料的需要;国产PSA制氮和膜分离制氮还是九十年代以后才出现的,故国内在七八十年代就有相当规模的MnZn铁氧体企业大多数采用的是深冷空分现场制氮,而稀土永磁因八十年代以前规模均不大,生产中制粉不采用“氮气流磨”,烧结采用Ar气保护。直到九十年代Nd—Fe—B的兴起,规模逐渐扩大、工艺改进,除生产规模较小(年产50吨以下)的企业仍采用瓶装氮气或液氮外,大多数均已采用PS洫制氮机现场制氮。
    自购制氮设备现场制取高纯氮,一次性投资较多,但运行综合成本较低,通常在0.7元/m3以内。深冷空分、PSA制氮与膜分离制氮设备各有特点,且在不同产气量及纯度范围内务有优势,用户可根据各自的情况综合比较进行选择。已有文章[3]对三者进行了投资价值分析,该文作者的结论是氮气纯度在99.99%以上,产氮量在500Nm3/h以下,PSA制氮(加后级净化)可以与深冷空分竞争。

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