打破美日壟斷！中國突破超純鐵技術，10萬噸中僅含8公斤雜質

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鐵這種金屬跟人們的生活息息相關，而且鐵也是地核的主要組成成分，鐵在生命活動中是不可或缺的元素，在工業應用中更是使用最廣的金屬材料。很多人可能不知道，在工業應用中的鐵有著極為嚴苛的純度劃分。

我國多年來雖然是世界上鋼鐵產量最多的國家，但純度很高的鐵一直依賴進口，因為這一領域的技術極其復雜，長期以來被外國所壟斷。所以，攻克這一制備工藝難題，也是我們一直在做的事。

如今，這一領域終于取得了實質性突破，相關的制備技術在去年底正式發布。具體的情況是怎樣的？先來看一下鐵的純度是怎么劃分的。

6個等級，最高為超純鐵

如果簡單理解的話，鐵的純度越高，就代表著其中的雜質含量越少，別的有害的元素也更低。在工業領域內，純鐵是重要的原料。按照純度劃分，工業純鐵為2N級和3N級，如果能達到4N級，則被稱之為高純鐵，如果能達到5N級甚至6N級，則被稱之為超純鐵。

等級越高，純度自然也就越高。理論上說，鐵的純度或許能達到100%，但在現實之中，目前各國的技術還做不到這一點。也就是說，純度只是盡可能的提高，卻達不到完美無缺的狀態。

純度提升之后，難道鐵的整體的性能就更高了嗎？事實上還真是如此。在工業和生活應用中，如果鐵的純度相對較低，雜質多不說，而且其中還存在著大量有害于鐵本身的元素，這些雜質成分可能會讓鐵早早的銹蝕，或者是延展性不強。

而在那些高精尖的制造業領域，比如航空航天設備或者是高端工業裝備，需要用到的鐵材料純度必須得達到一定的標準要求才行，如果雜質和有害元素較多，這樣的鐵材料應用到高端設備領域，就會導致產品出問題。

具體來看，鐵的純度一旦達標，就會具有優異的延展性，耐腐蝕性也更強。此外，導電性和導熱性等物理化學性能也更優異。這樣的超純鐵既可以做基礎原料，又可以作為高性能材料。

那這是不是意味著，如果純度只是達到2N級或者是3N級，性能就不夠好呢？實際上也并非如此。工業純度的鐵，以2N級為例，其純度也高達99%，3N級甚至能達到99.9%，換句話說，程度如此高的鐵，實際上也遠超絕大多數的鐵材料，已經完全能滿足工業制造了。

但前面已經提到，鐵的純度的提升幾乎是不存在上限的，也就是說在純度99.9%的基礎上還能夠進一步提升。在此之前，我國鐵的提純度最高也就能夠達到3N級，也就是99.9%。

隨著這兩年來的研究不斷取得突破，純度已經能達到5N級了。

5N級超純鐵，99.9992%

如果是在別的領域，99.9992%可能就是一句玩笑，但是在超純鐵領域，這個百分比是貨真價實的，純度達到了這個程度，也就達到了5N級。擁有了這樣的制備工藝，更標志著在鐵的提純方面，我國躋身世界前列。

推動這項研究的是上海大學和河北龍鳳山鑄業有限公司，雙方在2019年正式啟動了這個研究項目，為此還搭建了專業化的生產線，在接下來的研究中，純度是一點點提升的。

最先的研究從3N級提升到了4N級，也就是純度達到了99.97%，而后又開發了新的提純生產線，研制新的制備工藝，純度進一步提升到了99.996%，這時的等級已經升到了5N級。

在純度持續提高的同時，依靠新的制備工藝也能形成生產規模。2019年之前，我國只能大規模生產工業純鐵，也就是純度在2N級到3N級之間的純鐵。截止到目前，我國已經形成了百萬噸級火法冶金生產4N級高純鐵的產能規模。

也就是說，高純鐵能夠大規模量產了。在這個基礎上，純度的研究最終提升到了99.9992%，達到了5N級的規模。2024年11月，在中國國際特殊鋼工業展覽會上，我國正式公布了超純鐵的制備技術。

接下來就是超純鐵的大規模量產。目前高純鐵的提純度不小于99.95%，而且制備工藝成本低，專業化程度強，規模化生產能力還在持續提升。在此基礎之上，超純鐵接下來也會盡快進入大規模量產階段。

未來，隨著純度高的鐵材料大規模生產，在航空航天、電子、能源、半導體等領域，意味著從原料到制備工藝再到技術等各個方面，國產化率又得到了進一步提升。

值得一提的是，雖然純度有6個等級，但目前還沒有哪個國家能夠把純度真正提升到6N級，也就是說，5N級的超純鐵已經是目前純度最高的了。除此之外，美日等發達國家此前也只是在實驗室中制備出了5N級超純鐵。

這也就意味著，在未來一個階段的應用中，4N級的高純鐵就已經能夠應對絕大多數的需求場景了，而且目前我國的產量每年已經能達到80萬噸。

下一個階段就是超純鐵的量產

過去5年，為了能夠攻克超純鐵的制備技術難點，整個項目團隊提出了全新的方案，而且還設計制造出了國內第一臺超高真空垂直浮區應區熔爐。

簡單來說就是5N級的超純鐵制備工藝，目前的世界上都還在研究階段，并沒有量產和應用，一切都是空白。如果有研究者涉足這一領域，從技術再到研制設備都是從0~1的突破。

在具體推動中，研究團隊將目前已有的材料提純技術與鐵的純化技術結合在一起，提出了全新的方案，而研制制備設備更是經過了兩年連續艱苦的科研工作，雖然很難，可一旦達到了“1”的這個程度，那就意味著接下來的路就好走多了。

因為隨著制備工藝的攻克，接下來不管是原先的研究團隊繼續研究，還是由別的研究團隊接續進行，都有了可參照物，而且也具備了繼續前進的能力與動力。

在整個研究過程中，2023年9月，研究團隊就已經第一次實現了5N級超純鐵的提純。然后又經過半年多的努力，到2024年3月，提純工藝的整體性能得到了進一步優化。

99.9992%的這個數據可不是隨便說的，而是經過了第三方嚴格檢驗檢測的。更為關鍵的是，具備了穩定的提純工藝之后，接下來不管是投入應用還是進一步研究都不再是難題。

最新的消息顯示，研究團隊已經向6N級的超純鐵領域發起了挑戰，要進一步提高提純工藝，又得研制新的提純設備。可以說，接下來的研究還沒有止境，而應用新的技術同樣也關鍵。

我國是鋼鐵產量大國，而且近年來又在持續推動科技創新，不管是在航空航天領域，還是在高端工業設備領域，對于超純鐵的需求將變得越來越迫切。因此，接下來就要看超純鐵的應用和產量情況。

而從科技創新的角度來看，我國在這一領域又取得了實質性突破，恰恰又意味著美國在科技領域試圖對我國展開的封鎖是徒勞的。

“啃硬骨頭”，強化核心技術攻關

就在近日，國家剛公布了二十屆四中全會公報，其中，圍繞科技創新，未來五年國家明確提出了新的發展方向，最關鍵的一點就是“啃硬骨頭”。我國目前攻克了超純鐵的制備工藝，就是最典型的“啃硬骨頭”之舉。

我國的經濟在飛速發展，未來要想達到更高的程度，尤其是要取得深度，就必須得強化核心技術的攻關，不僅僅要全面，在高精尖領域還得具備深度。

在這一方面，我國確實還有不少短板需要取得突破。要真正引領原創、引領科技發展，就必須得強化核心創新力。美國也正是意識到了這一點，在這兩年持續采取各種各樣的制約措施，試圖遏制我國在科技創新領域的整體發展。

顯而易見，美國人做的并不成功。不管是超純鐵還是半導體領域，亦或是其他高新技術的發展，我國不但在采取系統性的行動，關鍵是都取得了成果，見到了曙光。

未來5年我還會加大研究的投入，要實現更多從 0~1的突破，有了這些原創突破，將來就再不用擔心美國對我國技術封鎖乃至于技術要挾了。

從這一點也能看出來，觀念的改變也很關鍵，因為在此之前，很多人總覺得有些技術我們沒有必要去做進一步的攻克，認為拿著錢去買，也可以買到我們想要的東西。

但很顯然，買是絕對不靠譜的，因為西方的態度發生了急轉直下的變化，我們同樣得給出有效的應對措施。所以發展原創科技，不斷在高精尖領域發起沖鋒式的研究就很有必要。

結語

從超純鐵的制備工藝角度看，我國一旦熟練掌握了技術，未來在鋼鐵領域的主導地位將能得到進一步加強，尤其在產業鏈上處在強有力的主導地位，不但能夠影響和重新改變鋼鐵產業格局，關鍵還能夠影響到地緣政治的走向。

就比如說印度高端鋼鐵產品需要從我國進口，未來超純鐵一旦大規模量產，我們同樣可以利用這一點對印度展開制約，亦或是施加其他更具體的影響。

總之一句話，自己具備了能力，具備了技術，擁有產業鏈，其他的國家哪怕內心不愿意，在行動上也得受制于我們。