1　引言
　　眾所周知，氣氛燒結(jié)是現(xiàn)代高性能MnZn鐵氧體生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序，而品質(zhì)良好、價(jià)格便宜的氮?dú)庥质菍?shí)施氣氛燒結(jié)的基本條件之一。

　　我國是世界上鐵氧體生產(chǎn)大國，軟磁鐵氧體的產(chǎn)量已躍居世界第二位，生產(chǎn)企業(yè)很多，因生產(chǎn)規(guī)模及設(shè)備不同，故采用的供氣方式也各異。以真空氣氛燒結(jié)爐作為主要燒結(jié)設(shè)備者，因規(guī)模相對(duì)較小，其氮?dú)饪偭啃枨蟛欢啵话憔褂猛赓彽钠垦b高純氮?dú)?。瓶裝氮?dú)庖?guī)格通常是6Nm3／瓶，價(jià)格在30～40元／瓶，故氮?dú)鈫蝺r(jià)在5～7元／m3。生產(chǎn)規(guī)模較大(年產(chǎn)量一般在300噸以上)的工廠則是以氮?dú)馑淼栏G作為磁芯的主要燒結(jié)設(shè)備，它們的供氣方式有兩種。一是購買液氮(液氮貯罐及氣化器)來提供生產(chǎn)所需的氮?dú)狻?m3液氮可氣化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣氮643m3，氮?dú)獾木C合單價(jià)在2～2.5元／m3。另一種方式是工廠購置制氮設(shè)備現(xiàn)場制氮，因制氮設(shè)備的種類、規(guī)格不同，其氮?dú)獬杀驹?.4～0.6元／m3。近年來也有嘗試租賃制氮設(shè)備供氣的，其氮?dú)獬杀驹?.5元／m3左右。由上可知，采用不同的供氣方式其生產(chǎn)成本差別是較大的。表1以年產(chǎn)量1200噸MnZn鐵氧體磁芯生產(chǎn)線(每小時(shí)需供氣100m3，年供氣量864000m3）為例將不同供氣方式的單價(jià)及年用氣成本作一粗略比較，就可見一斑。
表1　不同供氣方式下的氮?dú)獬杀?

2　三種制氮方法及其特點(diǎn)
　　現(xiàn)代工業(yè)用氮的制取方法都是以空氣為原料，將其中的氧和氮分離而獲得。目前主要有三種，即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)和膜空分法。

2.1　深冷空分制氮
　　深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有近九十年的歷史。它是以空氣為原料，經(jīng)過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點(diǎn)不同(在1大氣壓下，前者的沸點(diǎn)為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮?dú)?。深冷空分制氮設(shè)備復(fù)雜、占地面積大，基建費(fèi)用較高，設(shè)備一次性投資較多，運(yùn)行成本較高，產(chǎn)氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設(shè)備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設(shè)備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20％～50％。深冷空分制氮裝置宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，而中、小規(guī)模制氮就顯得不經(jīng)濟(jì)。

2.2　分子篩空分制氮
　　分子篩空分制氮是以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運(yùn)用變壓吸附原理，利用碳分子篩對(duì)氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA(Pressure Swing Adsorption）制氮。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術(shù)。與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)氣快(15～30分鐘)、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作維護(hù)方便、運(yùn)行成本較低、裝置適應(yīng)性較強(qiáng)等特點(diǎn)，故在1000Nm3／h以下制氮設(shè)備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮?dú)庥脩舻臍g迎，PSA制氮已成為中、小型氮?dú)庥脩舻?*****方法。

2.3　膜空分制氮
　　膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮技術(shù)，在國內(nèi)推廣應(yīng)用是最近三四年的事。膜空分制氮的基本原理是以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質(zhì)的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。和其它制氮設(shè)備相比它具有結(jié)構(gòu)更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護(hù)量更少、產(chǎn)氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點(diǎn)，它特別適宜于氮?dú)饧兌?#8804;98％的中、小型氮?dú)庥脩?，?*****功能價(jià)格比。而氮?dú)饧兌仍?8%以上時(shí)，它與相同規(guī)格的PSA制氮機(jī)相比價(jià)格要高出15%以上。由上可知，MnZn鐵氧體生產(chǎn)企業(yè)，采用什么供氣方式和何種供氣技術(shù)，必須根據(jù)企業(yè)情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，選擇******供氣方案。

3　PSA制氮法的應(yīng)用
　　眾所周知，氮窯燒結(jié)時(shí)有三條重要曲線即溫度、壓力和氣氛曲線，這三條曲線對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響極大，生產(chǎn)中一旦調(diào)整到位最好保持穩(wěn)定。而所提供的氮?dú)鈮毫Α⒘髁亢图兌鹊淖兓瘜⒂绊懜G內(nèi)氣氛的穩(wěn)定。因此高性能錳鋅鐵氧體磁芯使用氮?dú)獗Ｗo(hù)燒結(jié)時(shí)對(duì)所供氮?dú)庥腥缦绿囟ǖ囊蟆?

(1)氮?dú)饧兌?
①氧含量必須控制在一定量以下，否則不能滿足高性能磁芯的燒結(jié)氣氛要求。
②殘氫量應(yīng)盡可能少，否則磁芯在燒結(jié)時(shí)會(huì)開裂、變形，磁芯性能會(huì)惡化。
③氮?dú)獗M可能干燥，通常是以露點(diǎn)來表示其含水量。

(2)氮?dú)獾牧髁?
　　氮?dú)饬髁渴菤夥諢Y(jié)的基本要素之一，不同規(guī)格的氮窯和燒結(jié)制度，其單位臺(tái)時(shí)的耗氮量是不同的。如28米單推板氮窯年生產(chǎn)磁芯的能力約為300噸，非致密化燒結(jié)時(shí)耗氮量約為20m3／h，而采用致密化燒結(jié)時(shí)耗氮量在30m3／h左右，平均耗氮量約為25m3／h。36米雙推板氮窯年生產(chǎn)磁芯的能力約為800噸，非致密化燒結(jié)時(shí)耗氮量約為40m3／h，而采用致密化燒結(jié)時(shí)耗氮量約為60m3／h，平均耗氮量約為50m3／h。目前國內(nèi)新制氮窯大多是這兩種規(guī)格。按此測算年產(chǎn)1000噸磁芯耗氮量為80～120m3／h。

(3)氮?dú)鈮毫m宜，因?yàn)榈獨(dú)廨斔托枰欢ǖ膲毫Α?

(4)氮?dú)鈮毫?、流量、純度要穩(wěn)定。因?yàn)榈G的燒結(jié)特點(diǎn)是連續(xù)進(jìn)行，一年365天每天24小時(shí)要不間斷供氣，為保證已調(diào)好的燒結(jié)氣氛穩(wěn)定，要求氮?dú)獾膲毫?、流量和純度保持穩(wěn)定。

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