1　引言
　　眾所周知，氣氛燒結是現代高性能MnZn鐵氧體生產中的關鍵工序，而品質良好、價格便宜的氮氣又是實施氣氛燒結的基本條件之一。

　　我國是世界上鐵氧體生產大國，軟磁鐵氧體的產量已躍居世界第二位，生產企業(yè)很多，因生產規(guī)模及設備不同，故采用的供氣方式也各異。以真空氣氛燒結爐作為主要燒結設備者，因規(guī)模相對較小，其氮氣總量需求不多，一般均使用外購的瓶裝高純氮氣。瓶裝氮氣規(guī)格通常是6Nm3／瓶，價格在30～40元／瓶，故氮氣單價在5～7元／m3。生產規(guī)模較大(年產量一般在300噸以上)的工廠則是以氮氣隧道窯作為磁芯的主要燒結設備，它們的供氣方式有兩種。一是購買液氮(液氮貯罐及氣化器)來提供生產所需的氮氣。1m3液氮可氣化為標準狀態(tài)下的氣氮643m3，氮氣的綜合單價在2～2.5元／m3。另一種方式是工廠購置制氮設備現場制氮，因制氮設備的種類、規(guī)格不同，其氮氣成本在0.4～0.6元／m3。近年來也有嘗試租賃制氮設備供氣的，其氮氣成本在1.5元／m3左右。由上可知，采用不同的供氣方式其生產成本差別是較大的。表1以年產量1200噸MnZn鐵氧體磁芯生產線(每小時需供氣100m3，年供氣量864000m3）為例將不同供氣方式的單價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氣成本

2　三種制氮方法及其特點
　　現代工業(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不同(在1大氣壓下，前者的沸點為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。深冷空分制氮設備復雜、占地面積大，基建費用較高，設備一次性投資較多，運行成本較高，產氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設備，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)模制氮就顯得不經濟。

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，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對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。與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15～30分鐘)、能耗低，產品純度可在較大范圍內根據用戶需要進行調節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點，故在1000Nm3／h以下制氮設備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方法。

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，在國內推廣應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。和其它制氮設備相比它具有結構更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護量更少、產氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點，它特別適宜于氮氣純度≤98％的中、小型氮氣用戶，有******功能價格比。而氮氣純度在98%以上時，它與相同規(guī)格的PSA制氮機相比價格要高出15%以上。由上可知，MnZn鐵氧體生產企業(yè)，采用什么供氣方式和何種供氣技術，必須根據企業(yè)情況進行技術經濟論證，選擇******供氣方案。

3　PSA制氮法的應用
　　眾所周知，氮窯燒結時有三條重要曲線即溫度、壓力和氣氛曲線，這三條曲線對產品的質量影響極大，生產中一旦調整到位最好保持穩(wěn)定。而所提供的氮氣壓力、流量和純度的變化將影響窯內氣氛的穩(wěn)定。因此高性能錳鋅鐵氧體磁芯使用氮氣保護燒結時對所供氮氣有如下特定的要求。

(1)氮氣純度
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氣氛要求。
②殘氫量應盡可能少，否則磁芯在燒結時會開裂、變形，磁芯性能會惡化。
③氮氣盡可能干燥，通常是以露點來表示其含水量。

(2)氮氣的流量
　　氮氣流量是氣氛燒結的基本要素之一，不同規(guī)格的氮窯和燒結制度，其單位臺時的耗氮量是不同的。如28米單推板氮窯年生產磁芯的能力約為300噸，非致密化燒結時耗氮量約為20m3／h，而采用致密化燒結時耗氮量在30m3／h左右，平均耗氮量約為25m3／h。36米雙推板氮窯年生產磁芯的能力約為800噸，非致密化燒結時耗氮量約為40m3／h，而采用致密化燒結時耗氮量約為60m3／h，平均耗氮量約為50m3／h。目前國內新制氮窯大多是這兩種規(guī)格。按此測算年產1000噸磁芯耗氮量為80～120m3／h。

(3)氮氣壓力適宜，因為氮氣輸送需要一定的壓力。

(4)氮氣壓力、流量、純度要穩(wěn)定。因為氮窯的燒結特點是連續(xù)進行，一年365天每天24小時要不間斷供氣，為保證已調好的燒結氣氛穩(wěn)定，要求氮氣的壓力、流量和純度保持穩(wěn)定。

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