Ferrosiliconilla (FESI) on erilaisia kemiallisia ominaisuuksia, jotka johtuvat pääkomponenteista-ja-Siliconista(Si)jaRauta (Fe)-ja seoksen rakenne. Sen reaktiivisuuteen vaikuttaa sen piisisältö (tyypillisesti 45-90% Si), epäpuhtaudet (esim. Al, C, CA) ja ympäristöolosuhteet. Seuraavat ovat tärkeimmät kemialliset ominaisuudet:
1. Hapetuskäyttäytyminen
Reaktiivisuus hapen kanssa:
Pi
Si+O2 → SiO2 (ΔH<0, exothermic reaction).
Pinnan passivointi: Ohut kerrosSio₂(piidioksidi) muodostuu pinnalle suojaamalla seoksen edelleen hapettumiselta kohtalaisissa lämpötiloissa.
Korkean lämpötilan hapettuminen: Yli 1200 asteen lämpötiloissa hapettuminen kiihtyy, muodostaen FEO: n ja SIO₂: n seokset.
2. Reaktio veden/kosteuden kanssa
Vedyn muodostuminen:
Ferrosilicon reagoi hitaasti veden tai kosteuden kanssa vetykaasun (H₂) vapauttamiseksi, etenkin emäksisissä olosuhteissa:
Fesi +4 H2O → Fe (OH) 3+ siio 2+2 H2 ↑
Vaara: Vedyn kertyminen aiheuttaa räjähdysvaaran; Varastointi vaatii kuivan, tuuletetun ympäristön.
Nopeuskertoimet: Suurempi piisisältö ja pienemmät hiukkaset lisäävät reaktionopeutta.
3. Hapan reaktiivisuus
Vahvat hapot (HCl, H₂so₄):
Liuota ferrosilicon, vapauttaen vety ja muodostavat silikaatteja ja rautasuoloja:
Fesi +6 hCl → fecl 2+ sicl 4+3 H2 ↑
Typpihappo (HNO₃):
Passivoi pinnan piidioksidikerroksen muodostumisesta johtuen hidastaen lisäreaktiota.
4. Reaktiivisuus alkaliin
Vahva alkalis (NaOH, KOH):
Reagoi piin kanssa silikaattien ja vedyn muodostamiseksi:
Si +2 NaOH+H2O → Na2Sio 3+2 H2 ↑
Rauta emäksisissä liuoksissa käytännössä ei reagoi.
5. Vähentävien aineiden ominaisuudet
Korkea vähentävä kyky:
Ferrosiliconissa oleva pii toimii vahvana pelkistävänä aineena metallurgisissa prosesseissa:
Magnesiumin tuotanto (Pidgeon -prosessi):
2Mgo (kalsinoidut dolomiitti)+fesi → 2mg ↑+Ca2Sio 4+ Fe
Teräksenvalmistus: Vähentää rautaoksideja (FeO) ja muita epäpuhtauksia sulaan teräksessä.
6. Vuorovaikutus toksiinien kanssa
Kuonanmuodostus: Terässulatusprosessissa,
Ferrosilicon reagoi happi- ja kuonakomponenttien (esim. CaO, al₂o₃) kanssa monimutkaisten silikaattien muodostamiseksi:
SIO 2+ CaO → Casio3 (kuonan komponentti).
Kuonan neste: Säätelee kuonan viskositeettia epätoivojen poistamiseksi.
7. Hiilen ja epäpuhtauksien vaikutus
Hiilipitoisuus:
Lähen hiiliset luokat (c pienempi tai yhtä suuri kuin 0. 2%) minimoi terästeräksen tahattoman hiilihaku.
Korkea hiilipitoisuus voi johtaa karbidien muodostumiseen (esim. SIC) kohonneissa lämpötiloissa.
Alumiini (al):
Parantaa deoksidaatiota, mutta voi muodostaa ei -toivottuja alumiinioksidien sulkeumia (al₂o₃) teräksessä.
Fosfori (P) ja rikki (t):
Tiukasti hallittu (<0.04% P, <0.02% S) to avoid embrittlement of the final product.
8. Lämmönvakaus
Hajoaminen:
It is stable under standard conditions, but decomposes at very high temperatures (>1600 astetta) pii -höyryn vapauttamisen myötä.
Reaktio tulenkestävien kanssa:
Sulaan ferrosilicon voi syöttää perustulon (esim. MGO-pohjaiset vuorat).
9. Dopingkäyttäytyminen
Metallin yhteensopivuus:
Se muodostaa eutektiset seokset raudalla, vähentäen sulamispistettä.
Se on helppo seosta siirtymämetalleilla (esim. MN, CR) erikoisteräksien saamiseksi.
Yhteenveto keskeisistä reaktioista
Reaktiotyyppinen kemiallinen yhtälön käyttö/riski
HapetusSi + O₂ → SiO₂ Passivointi, kuona
muodostuminenReaktio veden kanssaFesi + H₂O → SIO₂ + Fe (OH) ₓ + H₂ ↑ vety
räjähdysvaaraHappo liukeneminen fesi+ HCL → Fecl₂ + sicl₄ + H₂ ↑ Analyyttinen liukeneminen, H₂
eristäytyminenVähennys (MGO)2Mgo + Fesi → 2 mg ↑ + Ca₂sio₄ + Fe magnesiumtuotanto (Pidgeon)
Käytännön seuraukset
Säilytys-: On oltava kuiva h₂ -muodostumisen estämiseksi.
Teräksenvalmistus: Piin voimakas deoksidisoiva kyky parantaa teräksen laatua.
Turvallisuus: Murskatun ferrosiliconin pöly on erittäin syttyvä; Sen kanssa työskenteleminen hienon jauheen muodossa vaatii inertin ilmakehän.
