Hoe ferrosilicium wordt gemaakt: smelt- en vijf raffinageroutes
Laat een bericht achter
Het korte antwoord: koolstof vermindert kwarts in een elektrische oven
Ferrosilicium, de legering die de meeste mensen bedoelen met ferro, wordt gemaakt door carbothermische reductie. Kwarts, een koolstofreductiemiddel en een ijzerbron worden in een ondergedompelde boogoven geladen, de elektroden leveren rechtstreeks warmte aan de lading en silica wordt gereduceerd tot silicium dat oplost in gesmolten ijzer. De vloeibare legering wordt uit de oven getapt, in bedden gegoten, gekoeld en gemalen. Alles wat volgt in een moderne fabriek is raffinage: het verwijderen van aluminium, koolstof en calcium dat met de grondstoffen is meegekomen of in de oven is opgenomen.
Grondstoffen en ladingsontwerp
Silica bron- kwarts of kwartsiet met een hoog siliciumdioxidegehalte en een laag gehalte aan aluminiumoxide, kalk en ijzeroxide, gescreend tot een gecontroleerde grootte.
Koolstofreductiemiddel- metallurgische cokes, petroleumcokes, houtskool of houtsnippers, gekozen vanwege reactiviteit, asgehalte en elektrische weerstand.
Ijzer bron- walshuid, staalschroot of resten van siliciumstaalplaten, die ook een deel van de ijzerbalans leveren.
Elektrodepasta en vloeimiddel- verbruiksartikelen die het gedrag van koolstofopname en slak beïnvloeden.
Laadontwerp is een balans. Een zeer reactief reductiemiddel verbetert de reductie en verlaagt de specifieke energie, maar te veel fijn materiaal verstikt de gasstroom en verhoogt de stofverliezen. De beheersing van de onzuiverheid begint hier: het aluminium- en calciumgehalte van de voltooide legering wordt grotendeels bepaald door het aluminiumoxide- en kalkgehalte van het kwarts en de as van de cokes.
Smelten, tappen en gieten
De oven werkt continu, waarbij lading rond de elektroden wordt toegevoegd en de elektrodepositie wordt aangepast om een stabiele werkbelasting vast te houden. Er wordt met tussenpozen door het kraangat getapt; de legering wordt in ondiepe bedden gegoten om af te koelen, vervolgens gebroken en gezeefd tot commerciële klompen of vermalen tot poeder. Ovenconditie, elektrodediepte, ladingspermeabiliteit en tapritme zijn de praktische variabelen die bepalend zijn voor de siliciumterugwinning en het niveau van resterend aluminium en koolstof.
Vijf raffinageroutes voor schoner ferrosilicium
Waar standaard warmte niet schoon genoeg is, gebruiken Chinese producenten vijf vaste routes. Elk ruilt de kosten in tegen de onzuiverheid die het verwijdert.
| Route | Waar het op gericht is | Praktische grenzen |
|---|---|---|
| Geselecteerde ovenlaadmaterialen | Hoog-zuiver ferrosilicium; lagere toevoer van onzuiverheden uit kwarts, petroleumcokes, houtskool en schone staalplaten | De kwaliteit van de grondstoffen fluctueert, waardoor de vermindering van de onzuiverheid beperkt is; lagere opbrengst, hardere ovenconditie, moeilijke bediening van het aftapgat, hogere energie en kosten |
| Chloor waait buiten de oven | Verwijdert effectief calcium en aluminium; wordt ook gebruikt voor materiaal met een laag-koolstofgehalte | Grote hoeveelheden staartgas, frequente lekkages en kapotte grafietlansen, milieubelasting, risico's voor operators en corrosie van apparatuur |
| Zuurstof die buiten de oven blaast | Pollepelraffinage die calcium, aluminium en koolstof verwijdert | Gewelddadige badbewegingen en spatten veroorzaken snel temperatuurverlies, zwaar schedelverlies en ijzerverlies gerapporteerd op 12% tot 20%; grafietlansen breken en onderbreken de raffinage, dus de opbrengst is laag |
| Hete slakken wassen | Ferrosilicium met laag-koolstofgehalte | Vereist een strakke temperatuurcontrole en voegt een processtap toe |
| Selectie van reductiemiddelen | Laag-aluminium en laag-koolstofferrosilicium met behulp van blauwe koolstof, gaskolencokes en soortgelijke materialen | De samenstelling van de grondstoffen varieert, dus aluminium wordt doorgaans teruggebracht tot ongeveer 1,6% en op zijn best tot 1,2%, terwijl koolstof ongeveer 0,2% bedraagt; slechts een deel van het assortiment kan worden geproduceerd |
De praktische conclusie voor kopers is dat ferrosilicium met een laag-aluminium- en-koolstofgehalte eerder een verfijningsprestatie is dan een puur natuurlijk resultaat, en dat de kosten ervan voortkomen uit opbrengstverlies, energieverbruik en materiaalkeuze. Dat is de reden dat hoofdsoorten een duidelijke premie hebben ten opzichte van standaardmateriaal.
Wat bepaalt het cijfer dat u krijgt
Drie ingangen bepalen de uiteindelijke specificatie. De eerste is de kwaliteit van het kwarts en het reductiemiddel, die het plafond bepalen voor de controle op onzuiverheden. De tweede is de raffinageroute, die bepaalt hoe ver aluminium en koolstof naar beneden kunnen worden gedrukt. De derde is de breek- en zeeflijn, die de maatverdeling voor klont-, poeder- of gevulde draadsoorten- vastlegt. Een leverancier die alle drie de controles heeft, kan hitte na hitte een smalle siliciumband en een consistent aluminiumcijfer behouden, wat voor een staalfabriek belangrijker is dan welk enkel hoofdgetal dan ook.
Veelgestelde vragen
Vraag: Hoe wordt ferrosilicium in één zin gemaakt?
Kwarts wordt gereduceerd door koolstof in een ondergedompelde boogoven en het silicium lost op in gesmolten ijzer; de getapte legering wordt vervolgens gegoten, gebroken en waar nodig verfijnd om aluminium, koolstof en calcium te verlagen.
Vraag: Welke grondstoffen gaan de oven in?
De lading bestaat uit kwarts of kwartsiet, een koolstofreductiemiddel zoals cokes, petroleumcokes, houtskool of houtsnippers, een ijzerbron zoals walshuid of staalschroot, en kleine hoeveelheden vloeimiddel en elektrodematerialen.
Vraag: Hoe wordt ferrosilicium met een laag-aluminiumgehalte geproduceerd?
Hetzij door materialen en reductiemiddelen met een lage-aluminiumoxidegehalte te selecteren, hetzij door externe raffinage, zoals het blazen met zuurstof of chloor. Aluminium wordt doorgaans gereduceerd tot ongeveer 1,6% door selectie van reductiemiddelen en op zijn best tot ongeveer 1,2%, met koolstof in de buurt van 0,2%.
Vraag: Waarom is het duur om zuurstof buiten de oven te blazen?
Spatten en heftige badbewegingen veroorzaken snel temperatuurverlies en zware schedelopbouw-, en er wordt ijzerverlies van 12% tot 20% gerapporteerd. Grafietlansen breken ook en stoppen de raffinagevolgorde, waardoor de opbrengst verder daalt.
Vraag: Zijn er nadelen aan chloorraffinage?
Ja. Het verwijdert calcium en aluminium effectief, maar produceert grote hoeveelheden staartgas, veroorzaakt lekkages en frequente breuken in grafietbuizen, en veroorzaakt corrosieproblemen op het gebied van milieu, gezondheid en apparatuur-.
Vraag: Welke invloed heeft raffinage op de prijs?
Bij elke raffinagestap wordt opbrengst opgeofferd of worden energie en verbruiksartikelen toegevoegd, dus lage-aluminium- en-koolstofkwaliteiten kosten merkbaar meer dan standaard ferrosilicium met hetzelfde siliciumgehalte.
