Ferrosilicon üretim yöntemleri esas olarak yüksek sıcaklık azaltma reaksiyonlarına dayanmaktadır. Ana işlem, bir ferrosilikon alaşımı üretmek için bir karbon indirgeme maddesi kullanılarak bir elektrikli fırında silis (SIO₂) ve demirin azaltılmasıdır.
1. Hammadde hazırlığı
Silika (sio₂):
Gereksinimler: Silikon saflığını sağlamak için%97'den daha büyük veya%97, düşük safsızlık içeriği (örn. Al₂o₃, Cao).
Ön tedavi: reaksiyon verimliliğini artırmak için 5-50 mm parçacıklarına ezilme.
Demir kaynağı:
Çelik hurda, demir dosyaları veya demir cevheri (örneğin, manyetit) yaygın olarak kullanılır.
Demirin rolü: Silikon için bir taşıyıcı görevi görür, reaksiyon sıcaklığını azaltır ve bir alaşım oluşturur.
Karbon Azaltma Ajanı:
Kola (tercih edilen): Yüksek sabit karbon içeriği (%80'e eşit veya eşit), düşük kül içeriği (%10'a eşit veya eşit).
Diğerleri: Kömür, Petrol Kola (özel gereksinimler için daha pahalı).
Yardımcı hammadde:
Çelik hurda (fırının hava geçirgenliğini düzenlemek için), kireç (akı, cürufun viskozitesini azaltmak için).
2. Ana Ekipman - Submered Arc Fırın (Elektrikli Ark Fırın)
Fırın tipi:
Akı altında açık veya kapalı ark fırını, kapalı tip ana tiptir (çevre dostu ve yüksek düzeyde termal enerji kullanımı ile).
Kapasite: Genellikle 10-50 MW, 100'e kadar büyük fırın kapasitesi, 000 ton/yıl.
Elektrotlar:
Elektrik enerjisini fırın yüküne derinlemesine ileten 1,5 metreye kadar kendi kendine pişirilmiş elektrotlar veya grafit elektrotlar.
Soba tasarımı:
Yüksek sıcaklıklara dirençli refrakter malzeme astarı (örn. Karbon tuğlası, magnezya tuğlası) (1800-2000 derece).
3. Üretim süreci
(1) dozlama ve yükleme
Silika, demir, kola ve yardımcı hammaddeleri bir oranda karıştırın (örn. Silika: Coke≈3: 1).
Katman tabakası yükleme: Fırında hava geçirgenliğini korumak için altta kola, silika ve üstte bir demir kaynak karışımı.
(2) Yüksek sıcaklık azaltma reaksiyonu
Reaksiyon sıcaklığı: 1600 ~ 2000 derece, enerji elektrik ark ve dirençli ısıtma ile sağlanır.
Ana kimyasal reaksiyonlar:
Sio 2+2 c → si +2 co ↑ (temel reaksiyon) feo+c → fe+co ↑ (demir kaynağının azaltılması).
Olumsuz reaksiyonlar: Sic ve fesi₂ gibi az miktarda ara ürün oluşur. Aşırı karbonasyonu önlemek için fırının sıcaklığını kontrol etmek gerekir.
(3) Erime ve delaminasyon
Azaltılmış silikon ve demir, fırının dibine batan bir alaşım eriyik (yoğunluk yaklaşık 5.2 g/cm³) oluşturur.
Cüruf (esas olarak Cao-sio₂-al₂o₃'dan oluşan) tepeye yüzer ve düzenli olarak taburcu edilir.
(4) dökme ve döküm
Erimiş Ferrosilicon, kepçeye çıkış deliğinden girer.
İngotlara veya granüle edilmiş (su söndürme, granüler ferrosilikon elde etmek için kullanılır).
(5) Rafinaj (isteğe bağlı)
Oksijen/argon tasfiye: Alüminyum ve kalsiyum gibi safsızlıkları azaltır, bu da düşük alüminyum ferrosilikon (örn. Magnezyum metalin azaltılması için özel dereceler) ile sonuçlanır.
Cüruf oluşturan bir ajanın eklenmesi: safsızlıkların daha da ayrılması.
4. Enerji tüketimi ve güç gereksinimleri
Elektrik tüketimi:
1 ton ferrosilicon, 8, 000-9 üretmek için, 000 kwh elektrikli, yani toplam maliyetlerin% 60-70.
Enerji Kaynakları: Çoğu hidroelektrik güce sahip alanlarda (örn. Yunnan, Çin ve Norveç) yer almaktadır.
Enerji tasarrufu teknolojileri:
Atık Isı geri kazanımı (hammaddeleri önceden ısıtmak için egzoz gazlarının kullanımı).
Kapalı tip elektrik fırınları ısı kaybını azaltır.
5. Çevre Koruma Önlemleri
Egzoz gazı tedavisi:
Kapalı elektrikli fırınlar CO gazı toplar (elektrik üretmek için yakılabilir veya kimyasal hammadde olarak kullanılabilir).
Torba filtreleri toz yakalar (yapı malzemelerinin üretiminde kullanılan Sio₂ parçacıkları dahil).
Atık su arıtma:
Silikon tozu kirliliğini önlemek için granüler ferrosilikon su atık suyunun geri dönüştürülmesi gerekir.
Katı atık bertarafı:
Cüruf yol yapımı için veya çimentoya katkı maddesi olarak kullanılabilir.
6. Özel Üretim Süreçleri
(1) Doğrudan yöntem (tek aşamalı yöntem)
Düşük ve orta-sinsi çeşitler için uygun olan silika ve demirin eşzamanlı olarak azaltılması (örn. FESI45).
Avantajlar: Basit süreç, düşük maliyet; Dezavantajları: Kötü safsızlık kontrolü.
(2) Dolaylı yöntem (iki aşamalı yöntem)
İlk olarak, endüstriyel silikon (%98'den daha büyük veya eşit SI) üretilir, daha sonra yüksek sinik ferrosilikon üretmek için demir ile eritilir (örn. FESI90).
Avantajları: daha yüksek saflık; Dezavantajları: Artan enerji tüketimi.
7. Dünya Üretiminin Özellikleri
Çin:
Kuzeybatı (Ningxia, İç Moğolistan) ve Güneybatı (Yunnan) hidroelektrik bölgelerinde yoğunlaşan dünya üretim kapasitesinin% 60'ından fazlasını oluşturmaktadır.
Son yıllarda, küçük ve eski fırınlar (<25,000 kVA) have been decommissioned due to the impact of the "dual carbon" policy.
Norveç/Rusya:
Yüksek katma değerli ferrosilikon (örn. Düşük alüminyum FESI75) üretmek için temiz enerji (hidroelektrik/nükleer) kullanımı.
8. Teknolojik zorluklar ve yenilikler
Hammaddelerin Değiştirilmesi: Karbon emisyonlarını azaltmak için kola biyokütle kömürü ile değiştirme girişimleri.
Akıllı kontrol:
Enerji verimliliğini artırmak için yapay zeka kullanılarak bileşenlerin ve fırın sıcaklığının optimizasyonu (örneğin 5-10 enerji tüketiminde% azalma).
Hidrojen metalurji testleri:
Üretimin çevresel dostluğunu (hala laboratuvar araştırması aşamasında) elde etmek için karbon azaltma ajanlarının kısmi olarak değiştirilmesi için hidrojen kullanma olasılığının incelenmesi.