فرو سیلیسیم چیست و چه کاربردی دارد؟
فرو سیلیسیم چیست؟
فرو سیلیسیم (به انگلیسی: Ferrosilicon) آمیژانی است از آهن و سیلیسیم که در کوره قوس الکتریکی و در گریدهای مختلف ازجمله ۱۰ الی ۹۰ درصد تولید می‌گردد؛ که منظور از عدد میزان سیلیسیم موجود در آمیژان می‌باشد.
اما گریدهای مورد نیاز صنعت به خصوص صنایع فولاد سازی ۷۰ الی ۷۵ درصد می‌باشد.
از جمله عناصر دیگر که در این آمیژان وجود دارد و جز عناصر ناخواسته می‌باشد، می‌توان به تیتانیوم، کرم، کربن، گوگرد، آلومنیوم، فسفر نام برد و معمولاً اکثر فولادسازها با درصد آلومنیوم زیر ۲ درصد در خواست می‌نمایند.
فرو سیلیسیم تولیدی در سه سایز (اندازه) به بازار مصرف ارایه می‌شود: ۱–۱۰ تا ۶۰ میلی‌متر ۲–۳ تا ۱۰ میلی‌متر ۳–۰ تا ۳ میلی‌متر که هر یک از صنایع با توجه به نوع مصرف از سایز مورد نیاز استفاده می‌کنند، به عنوان مثال در صنایع فولاد سازی و ریخته‌گری مداوم بیشتر از اندازه ۱۰ تا ۶۰ میلی‌متر استفاده می‌شود.
انواع مواد اولیه مصرفی
در فرایند تولید فروسیلیسیم مواد اولیه متنوعی استفاده می‌شود ولی به‌طور کلی می‌توان این مواد را در سه گروه دسته‌بندی کرد:
- مواد حامل سیلیسیم
- مواد احیا کننده
- مواد حامل آهن
با توجه به این که فرایند تولید فروسیلیسیم یک فرایند بدون سرباره می‌باشد، تقریباً تمامی عناصر موجود در مواد اولیه را وارد محصول می‌شوند؛ بنابراین یکی از مهمترین ویژگی‌هایی که در کلیه مواد مشترک می‌باشند خلوص بالای مواد می‌باشد.
با بالا رفتن ناخالصی‌های موجود در مواد، درصد ناخالصی‌های موجود در محصول از جمله آلومنیوم و کلسیم افزایش می‌یابد. ویژگی مشترک دیگر، یکنواختی ترکیب شیمیایی هر یک از مواد است که باید در کلیه محموله‌ها رعایت شود.
مواد حامل سیلیسیم
تاکنون بیش از دویست نوع کانی مختلف حاوی سیلیس شناسایی شده‌است ولی مهمترین کانی‌هایی که در فرایند تولید فروسیلیسیم مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از :
- کوارتزیت
- کوارتز
کوارتز و کوارتزیت مورد استفاده در تولید فروسیلیسیم باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:
- میزان اکسید سیلیسیم در آن حداقل ۹۷ درصد باشد.
- میزان ناخالصی‌های موجود از جمله آلومینا، اکسید کلسیم در حداقل مقدار ممکن و کمتز از نیم درصد باشد.
- نقطه ذوب بالایی داشته و پس از ذوب نیز گرانروی آن زیاد باشد.
- دارای پایداری حرارتی بالایی باشد.
- از میان ویژگی‌های بالا پایداری حرارتی و نقطه ذوب از اهمیت زیادی برخوردار است.
مواد احیا کننده
احیا سیلیس در کوره توسط کربن انجام می‌شود. از مواد کربنی متنوعی در فرایند تولید فروسیلیسیم می‌توان استفاده کرد، ولی خواص عمومی مواد مناسب به شرح زیر می‌باشد: میزان خاکستر آن در کمترین حالت باشد. بالا بودن میزان خاکستر باعث افزایش ناخالصی‌های محتوی در محصول می‌گردد. استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی آن‌ها زیاد بوده تا در حین حمل ونقل، شارژ به کوره و در حین عبور از مناطق مختلف حرارتی خرد نشود. در غیر این صورت تخلخل شارژ و متعاقب آن قابلیت نفوذ گاز کاهش می‌یابد مقاومت الکتریکی بالایی داشته باشند. دارای قدرت واکنش پذیری زیادی باشند.
با توجه به ویژگی‌های ذکر شده موادی که در این فرایند قابل استفاده می‌باشند عبارتند از:
- کک متالورژیکی
- کک نفتی
- کک گازی
- زغال سنگ
- زغال قهوه ای
- زغال چوبی
- تراشه چوب
هریک از این مواد تنها برخی از خواص لازم را دارا می‌باشند و مجموعه ویژگی‌ها در هیچ‌یک از مواد بالا به تنهایی وجود ندارد.
روش تولید فروسیلیسیم
در حال حاضر تولید سیلیسم فلزی و فروسیلیسیم در دنیا تنها با استفاده از روش کوره‌های الکتریکی قوس مخفی صورت می‌گیرد. در این روش مواد اولیه ای که قبلاً اشاره شد با دانه بندی مشخص پس از مخلوط شدن توسط لوله‌های بار دهی یا ماشین باردهی به‌طور مداوم به داخل کوره شارژ می‌شوند پس از گذشت زمان معینی که با توجه به توان و جریان الکتریکی مصرفی کوره می‌باشد، بین ۲ تا ۴ ساعت فلز تولید شده از جراهای تخلیه کوره به داخل پاتیل تخلیه شده و به مسیرهای بعدی که ریخته‌گری می‌باشد انتقال می‌یابند. کوره‌های قوس الکتریکی تولید فروآلیاژها از نظر الکتریکی تقریباً مشابه کوره‌های فولاد سازی می‌باشند ولی از نظر ابعاد و طراحی شکل کوره تفاوت‌های زیادی با این نوع کوره‌ها دارند.
کاربردهای عمده فروسیلیسیم
نیاز اصلي و اساسي ما به فروسيليسيم در صنايع ريخته گري و توليد فولاد، به شرح زير است:
۱- اكسيژن زدا
فروسيليسيم در صنايع توليد فولاد به عنوان اكسيژن زدا كاربرد عمده دارد.
۲- جوانه زا
به علت گرافيت زائي بالاي سيليسيم، فروسيليسيم به عنوان جوانه زا در توليد انواع چـدنهاي خاكستري كاربرد دارد.
۳- عنصر آلياژي
سيليسيم يكي از عناصـر آليـاژي مهـم در آليـاژ هـاي آهنـي و غيـر آهنـي اسـت از فروسيليسيم براي افزودن سيليسيم به چدن يا فولاد آلياژي استفاده مي كنند .
۴- توليد فولاد هاي نسوز
۵- ماده احياء كننده در توليد ساير فروآلياژ ها
وقتي فروسيليس در ريخته گري فولاد مورد اسـتفاده قرار مي گيرد استحكام، سختي، الاستيسيته و قابليت مغناطيسي آن افزايش مي یابد. بـا افـزودن فروسيليس به مذاب همچنين مي توان از تشكيل كاربيد هاي ناخواسته جلوگيري کرد.
۶- صنايع شيميايي
البته در حال حاضر استفاده عمده فروسيليس در ايران براي اكسيژن زدايي فولاد در پاتيل فولاد بر و جوانـه زايي در ريخته گري چدن هاي خاكستري، استفاده به عنوان عنصر آلياژي در فولادهاي آليـاژي مـي باشـد.
برخی از تامین کنندگان فروسیلیسیم در سناماین👇
