0
04136674922

فرایند تولید فروسیلیسیم

فروسیلیسیم یکی از آمیژان های مورد مصرف در صنایع مختلف به خصوص صنایع متالورژی است و از این نظر اهمیت بسیار بالایی یافته است. فروسیلیسیم یکی از مهم ترین مواد مصرفی در تصفیه و تولید فولاد خام به شمار می آید. فروسیلیسیم در فولاد سازی و ریخته گری به عنوان منبعی از سیلیسیم در تولید فولادهای کربنی، زنگ نزن و دیگر آلیاژهای آهنی کاربرد دارد که به علت خواص اکسیژن زدایی و جلوگیری از کاهش مقدار کربن در فولاد ذوب شده، مورداستفاده قرار می گیرد. فروسیلیسیم در صنایع متالورژی به عنوان جوانه زا و اکسیژن زدا و سیلیسیم تقریباً خالص در صنایع الکترونیکی به عنوان نیمه هادی و یکسو کننده به کار می رود. همچنین مشتقات ترکیبی آن در ساخت رزین های سیلیسیمی، لعاب ها، لاستیک و غیره مصرف می شود.

 

 

مهم ترین کاربردهای فروسیلیسیم در صنعت به شرح زیر می باشد:

  • اکسیژن زدایی در فولادسازی
  • عنصر آلیاژی در تولید فولاد و چدن
  • جوانه زایی در ریخته گری چدن های خاکستری
  • ماده احیاء کننده در تولید سایر فرو آلیاژها مثل تولید فرومولیبدن، تولید منیزیم به روش PIDGEON، تولید فرو وانادیم، تولید فروسیلیسیم منیزیم

 

محصول فرعی حاصل از تولید فروسیلیسیم پودر میکروسیلیکاست که خود دارای کاربردهای بسیاری در صنعت از جمله در بتن و سیمان، مصارف پلیمری، دیرگدازها و غیره است.

 

مواد مورد نیاز در فرایند تولید فروسیلیسیم

 

در فرایند تولید فروسیلیسیم سه ماده اولیه و اصلی زیر مورد استفاده قرار می گیرد:

  • مواد حامل سیلیسیم
  • مواد حامل کربن (مواد انرژی زا، احیا کننده، کاتالیزری و …)
  • مواد حامل آهن

 

  • مواد حامل سیلیسیم

مواد مختلف و متنوعی که حاوی سیلیسیم با عیار بالا هستند، جهت تولید فرو سیلیسیم مورداستفاده قرار می گیرد. سیلیسیم از نظر فراوانی، بعد از اکسیژن قرار گرفته و دومین عنصر موجود در طبیعت است. حدود ۲۷٫۶ درصد پوسته زمین از سیلیسیم تشکیل شده است. بشر تاکنون بیش از ۲۰۰ نوع مختلف از مواد سیلیسیم دار را شناسایی کرده است که از آن جمله می توان به ترکیبات زیر اشاره نمود:

۱) کوارتز

۲) کوارتزیت

۳) شن و بسیاری ترکیبات دیگر

 

در تمامی ترکیبات فوق سیلیسیم به صورت اکسیدی و با فرمول SiO2، «سیلیس» ظاهر می شود که سیلیسیم در مرکز چهاروجهی های اکسیژن قرار دارد. علاوه بر این ترکیبات، هزاران کانی دیگر را می توان یافت که در آن ها سیلیسیم، در ترکیب با اکسیدهای عناصر مختلف، به شکل سیلیکات ها ظاهر شده است. معمولاً ارزان ترین کانی های موجود حاوی سیلیسیم، در تولید فرو سیلیسیم مورداستفاده قرار می گیرند. این مواد عبارتند از: کوارتز، کوارتزیت، و به میزان کمی کالسه دوان. در صورت استفاده از کوارتز با ۹۸٫۵ درصد، SiO2 مقدار لازم جهت تولید یک تن فروسیلیسیم ۷۵ درصد، حدود ۲۰۵۰-۱۸۹۰ کیلو گرم خواهد بود.

 

  • مواد احیا کننده

موادی که جهت احیا در فرآیند تولید فروسیلیسیم مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:

زغال چوب، کک تولید شده در دمای پایین، کک متالورژی، زغال سنگ و تراشه چوب

 

  • مواد حامل آهن

جهت تولید فرو سیلیسیم، آهن مورد نیاز باید به طریقی همراه با بار ورودی، شارژ کوره گردد. منابع حاوی آهن که می توانند در این فرآیند مورد استفاده قرار گیرند به قرار زیر است:

گندله سنگ معدن، سنگ معدن آهن با عیار بالا، پوسته اکسیدی نورد، براده تراشکاری و قراضه

 

استفاده از ترکیبات اکسیدی آهن، طبعا با بالا رفتن میزان مصرف انرژی و هزینه های مربوطه همراه خواهد بود. علت این امر، نیاز به انرژی جهت احیای اکسیدهای آهن و نیز گرم کردن سرباره تشکیل شونده است که موجب افزایش مصرف مواد احیا کننده می گردد. معمولاً برای تامین آهن مورد نیاز در فروسیلیسیم از برگشتی های آهن، تراشه های اکسیدی کارخانه های تولید فولاد، ضایعات کارخانه های نورد، قراضه و یا اکسید آن استفاده می شود.

در صورت استفاده از پوسته های اکسیدی نورد، میزان لازم جهت تولید یک تن فروسیلیسیم ۷۵ درصد، تقریباً ۲۸۰ کیلوگرم خواهد بود و در صورت استفاده از قراضه متوسط میزان مصرف آن بر اساس نوع ماده اولیه مصرفی برابر با ۳۰۰ کیلوگرم برای هر تن می باشد. لازم به ذکر است که میزان آهن مورد نیاز در مخلوط شارژ جهت وارد شدن به محصول نهایی تا حدودی از طريق خاکستر مواد احیا کننده نیز تأمین می شود.

 

  • سایر مواد کمکی

در فرآیند تولید فروسیلیسیم، علاوه بر مواد اصلی نیاز به یک سری مواد کمکی به شرح زیر است:

 

الف) خمیر الکترود

الکترودهای کوره قوس واحد تولید فروسیلیسیم در محل اجرا ساخته می شود که جز اصلی آن خمير الكترود است. 

 

ب) مواد نسوز

مواد نسوز در جداره بندی کوره و پاتیل ها مورد استفاده قرار می گیرد.

 

ج) میلگرد، ورق و لوله فولادی

کاربرد ورق، میلگرد و لوله فولادی در ساخت پوسته الکترودها، باز کردن دهانه های بارگیری و دمش اکسیژن است. 

 

 

 

فرایند تولید فروسیلیسیم

 

تولید فروسیلیسیم در جهان به روش های گوناگونی انجام می پذیرد که در هر فرایند مواد اولیه متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرد. متداول ترین روشی که امروزه در جهان مورد استفاده قرار گرفته است، تهیه فروسیلیسیم توسط کوره های قوس الکتریکی است. پایه تولید فروسیلیسیم را می توان واکنش های کربو ترمیک دانست. در اینجا براساس یک سری واکنش های احیایی، موادی مانند سیلیس (سنگ کوارتز) و اکسید آهن با افزودن مواد احیا کننده کربنی در دمای بالا احیا شده و فروسیلیسیم تولید می شود.

به طور معمول سنگ کوارتز (SiO2) مناسب فرایند حاوی حدود ۹۷ درصد وزنی سیلیسیم می باشد. در این فرآیند تمامی مواد اولیه دانه بندی شده و پوسته اکسیدی به همراه مواد احیاکننده کربنی نظیر زغال سنگ، کک متالورژی، کک گازی و ذغال چوب از سیلوها توسط سیستم انتقال مواد از بالا وارد دهانه کوره قوس الکتریک می شوند. مواد شارژ توسط سه الکترود در دمایی حدود ۲۵۰۰ درجه سانتیگراد و طی یک پروسه متالورژیکی احیا و ذوب می شوند.

یکی از مهم ترین نکاتی که در فرابند تولید فروسیلیسیم باید مورد توجه قرار گیرد جلوگیری از تشکیل سرباره و مواد اکسیدی است که از پسماند واکنش ها حاصل می شوند. حضور مواد ناخالصی و سرباره زا، در هریک از مواد اولیه می تواند مساله تشکیل سرباره را تشدید و تولید را با اشکالات متالورژیکی و یا تکنولوژیکی متعددی روبرو سازد. بنابراین در انتخاب مواد اولیه و آماده سازی آن ها، باید به عوامل سرباره زا و همچنین روش های پیشگیری از تشکیل آن ها توجه نمود.

فروسیلیسیم مذاب در پاتیل ریخته و سپس در بسترهای مخصوص ریخته گری شده و منجمد می شوند و پس از سرد شدن کامل و خردایش توسط ماشین سنگ شکن با دانه بندی های متفاوت قابل عرضه می شوند.

ارسال دیدگاه