编者按

长城网·冀云客户端记者于军涛袁立朋

12月19日一大早，河北龙凤山新材料科技集团有限公司（以下简称“龙凤山集团”）纯铁市场服务部部长孙学铭就接到广东一家新能源材料上市公司的新订单。

“客户订货量大，时间也催得紧，这阵子又要组织加班加点赶订单了。”嘴上喊着辛苦，但他心里美滋滋的。

龙凤山集团是河北武安市一家生产铁基材料的龙头企业，20多年来一直致力于生铁和纯铁的纯化。

生铁和纯铁都是制造业的重要基础材料。近些年，随着制造业不断升级，龙凤山集团生产的高纯生铁、高纯铁和超纯铁产品已经成为高端装备制造与战略性新兴产业必不可少的高端铁基材料。

“在航天、核电、深海装备及半导体、超导体等领域，我们的产品凭借极低的杂质含量，既保证极端工况下构件的稳定性，又能满足精密制造对材料微观结构均匀性的严苛要求。”龙凤山集团董事长白居秉介绍，目前企业最新的超纯铁产品纯度达到99.9992%，每克售价数百元，堪比黄金。

龙凤山集团厂区。受采访单位供图_副本

龙凤山集团厂区。受访单位供图

精冶提纯 “三精法”炼就“争气铁”

如果把铁材料的不断纯化比作一次次的向上攀登，那么龙凤山集团登山的第一步，始于铸造用生铁。

普通生铁以硬度强而著称，但因为脆性高、易腐蚀的缺陷，只能用于铸造生活器具，高纯生铁则因为弥补了上述短板而受到高端装备制造业的青睐。

制造高纯生铁的关键，在于调整元素比例。刚出炉的生铁铁水，铁元素含量约93%至95%，其余为多种伴生元素，保留必要的碳、硅以提升铸造性能，尽可能降低或剔除锰、磷、硫等元素和其余杂质，以提升铸件的球化率、抗腐蚀、耐极端温度等性能。

听着像是简单的加减法，实施起来，可就难了。因此，我国高端装备所用的高纯生铁长期依赖进口，价格昂贵不说，还常因断供被“卡脖子”。

“难就难在高端装备对材料的纯度要求极高，生铁中哪怕仅含几十万分之一的杂质，也可能造成重大装备在极端工况下的断裂或失效。”白居秉说。

没有成熟的工艺可循，只能凭借多年积累的经验摸索“土办法”，一支攻关团队悄然集结。谁也没想到，这个最初不被看好的团队，几年后竟研发出独特的“三精法”工艺。

“精料”，以铁精粉润磨工艺和两次配料混料技术，将部分有害杂质阻挡在高炉冶炼环节之外。

“精炼”，就是在高炉冶炼中去除杂质。团队日夜调试，探索出高碱度、高鼓风动能、高风温的办法，让红热的铁水更加纯净。

最艰难的是“精处理”，团队尝试用弱氧化脱硅技术和弱氧化脱磷技术，像做手术一样剔除剩余杂质。

历经数百次试验，团队终于摸透各种元素的“性格”，打通了工艺路线。

2010年4月，第一炉高纯生铁浇铸成锭，经检测全部达标。

“该产品是铸造行业急需的、具有优异性能和特殊功能的铁基新材料，主要技术指标优于国外，整体技术国际领先。”中国铸造协会专家在鉴定中写道。

鉴定现场，一位老专家激动地拉着白居秉的手说：“你们给中国铸造炼出了‘争气铁’！”

团队再接再厉，2017年5月成功研制出更高纯度的超高纯生铁，攀登之路再次进阶。

如今，龙凤山集团的高纯生铁、超高纯生铁在国内市场的占有率稳居第一，中国船舶、中国中车等知名企业都成为他们的长期客户。

龙凤山集团技术中心主任李道明（左）和工程师在滴熔试验室检验中心做超纯铁提纯实验。受采访单位供图_副本

龙凤山集团技术专家在实验室测试超纯铁。受访单位供图

火法超纯破解脱磷脱硫“相克”局

如果说炼生铁是做元素加减运算，那生产纯铁就是专注做减法——力争减去除铁之外的所有元素，打造最纯粹的铁。

优质的高纯铁凭借其优异的电磁屏蔽、耐腐蚀和抗辐照性能，成为航空轴承钢、5G通信基站、核反应堆压力容器等前沿领域的核心材料。

然而，直到2023年底，高纯铁量产技术一直被日本、德国、美国长期垄断。

“日、德、美采用的是电解制备技术，产量小且成本高，我们能不能另辟蹊径？”白居秉和他的团队不服输，凭借以往经验，他们决定创新性地采用火法冶金研发高纯铁。

创新离不开“外脑”。2019年6月，龙凤山集团与上海大学签约，共同向高纯铁进军。

“创新谈何容易？火法冶金虽有产量高、成本低的优点，但难度系数比电解法高出好几个等级。”龙凤山集团常务副总经理李建民说。

首先就面临一个看似不可破解的“死局”——脱磷需要氧参与，脱硫则完全排斥氧，两个环节相互冲突。更难的是，脱磷也要把氧控制在一定比例，并非越多越好。

无数次“头脑风暴”后，工作人员脑洞大开：“能不能采取多种技术手段组合的方式，创新工艺流程？”

就这样，各种尝试后，一套独特的“驭氧术”诞生了。按照这个方法，高炉中的氧含量能够根据需要实现精确控制。

2021年，团队首次制备出纯度达到99.97%的高纯铁，这也是国内第一例。

2024年1月，全球首条火法冶金高纯铁生产线在龙凤山集团贯通，设计年产量80万吨。

“我们火法冶金的成本比电解法低60%，市场竞争力极强。”白居秉自信地说，“生产线投产后，中国高端制造业对进口高纯铁的依赖度大幅降低。公司产品还出口到韩国、瑞典、美国等国家，总销售额已达20多亿元，‘争气铁’升级成了‘王牌铁’。”

龙凤山集团生产的超纯铁产品。受采访单位供图_副本_副本

龙凤山集团生产的超纯铁产品。受访单位供图

真空至纯区熔炉里摘取“纯净之冠”

攀登的脚步没有停歇，站上高纯铁的高峰后，龙凤山集团攻关团队又立下更高的目标——挑战纯度超过99.995%的超纯铁。

“超纯铁是目前人类能工业化生产的最纯净的铁。‘超’和‘高’虽一字之差，但去杂质的工作量却飙升10倍，工艺复杂度更是指数级增加。”上海大学材料学院原院长董瀚说，制造光刻机、航天器导航设备等发展新质生产力必备的尖端装备，都离不开超纯铁，“拿下超纯铁，就相当于在元素的星河里，捕获了最纯净的那一颗。”

没有经验可资借鉴，唯一的突破办法就是自力更生。

与生产高纯铁的火法体系不同，超纯铁要以高纯铁为原料，在真空中制造。团队克服了密封、加热、冷却等十几项难题，硬生生造出了国内首台超纯铁生产设备——超高真空区熔炉。

先在真空中将高纯铁加热到固液共存状态，再利用元素溶解度差异，将杂质元素驱除出纯铁区域，得到超纯铁。

原理高深，实践更难。每个参数都影响成败，团队反复调试。

“有一次，纯度莫名下降0.001%。鼓捣了半个多月才弄明白，是铜元素附着在仪表探头上导致出现误差。”李建民感慨，虽有20多年冶金经验，但每前进一步都非常艰难。

2024年4月，第一根超纯铁样品出炉，纯度达到了惊人的99.9992%！

趁着热乎劲儿，团队把技术转化到规模生产，建立了国内首个10公斤级超纯铁真空区熔生产线。

“我国高端铁基材料被‘卡脖子’已成为历史！”2025年1月，中国工程院院士干勇在成果评价会上兴奋地宣布：“龙凤山集团的高纯铁、超纯铁生产装备与产品技术，整体达到国际领先水平。”

上海大学和龙凤山集团共同在上海市召开纯铁新材料创新应用高端论坛。受采访单位供图_副本

2024年11月，龙凤山集团与上海大学等单位共同组织专业性高端论坛。受访单位供图

2025年8月，《高超纯铁的生产装备与技术开发》项目获中国冶金科学技术奖一等奖；12月，企业入选工信部第九批制造业单项冠军企业名单。

“这块铁在我眼里比黄金更珍贵。”手持银白色超纯铁样品，白居秉心潮澎湃，“虽然不少同行认为，我们在铁基材料领域的成就已经‘登顶’，但我们深知，铁材料提纯之路没有最高，只有更高，新的目标就在前方，唯有不断突破！”