Ferrosilicon (FESI) به دلیل اجزای اصلی آن-سیلیکون خاصیت شیمیایی مختلفی را به نمایش می گذارد(SI)وتآهن (آهن)-و ساختار آلیاژ. واکنش آن تحت تأثیر محتوای سیلیکون آن (به طور معمول {1}} ٪ Si) ، ناخالصی ها (به عنوان مثال ، آل ، C ، CA) و شرایط محیطی است. موارد زیر خصوصیات اصلی شیمیایی است:
1. رفتار اکسیداسیون
واکنش پذیری با اکسیژن:
سیلیکون ترجیحاً در هوا یا در یک محیط غنی از اکسیژن اکسیده می شود:
Si+O2 → SiO2 (ΔH<0, exothermic reaction).
انفعال سطحی: یک لایه نازک ازسیو(سیلیس) روی سطح شکل می گیرد و آلیاژ را از اکسیداسیون بیشتر در دماهای متوسط محافظت می کند.
اکسیداسیون درجه حرارت بالا: در دمای بالاتر از 1200 درجه ، اکسیداسیون تسریع می شود و مخلوط های Feo و Sio₂ را تشکیل می دهد.
2. واکنش با آب/رطوبت
تشکیل هیدروژن:
Ferrosilicon به آرامی با آب یا رطوبت واکنش نشان می دهد تا گاز هیدروژن (H₂) را آزاد کند ، به خصوص در شرایط قلیایی:
fesi +4 H2o → Fe (OH) 3+ sio 2+2 H2 ↑
خطر: تجمع هیدروژن خطر انفجار را به همراه دارد. ذخیره سازی نیاز به یک محیط خشک و تهویه دارد.
عوامل سرعت: مقدار سیلیکون بالاتر و ذرات کوچکتر میزان واکنش را افزایش می دهد.
3. واکنش پذیری اسید
اسیدهای قوی (هیدروکلراید ، h₂so₄):
فروسیلیکون را حل کنید ، هیدروژن را آزاد کنید و سیلیکات و نمک آهن را تشکیل دهید:
fesi +6 hcl → fecl 2+ sicl 4+3 H2 ↑
اسید نیتریک (HNO₃):
به دلیل تشکیل یک لایه سیلیس ، سطح را غیرفعال می کند و واکنش بیشتر را کند می کند.
4. واکنش پذیری به قلیایی ها
قلیایی قوی (Naoh ، Koh):
با سیلیکون واکنش نشان دهید تا سیلیکات و هیدروژن تشکیل شود:
Si +2 naOH+H2O → Na2Sio 3+2 H2
آهن در محلول های قلیایی عملاً واکنش نشان نمی دهد.
5. خواص کاهش عوامل
توانایی کاهش زیاد:
سیلیکون در فروسیلیکون به عنوان یک عامل کاهش دهنده قوی در فرآیندهای متالورژی عمل می کند:
تولید منیزیم (فرآیند پیجون):
2mgo (دولومیت کلسیم)+fesi → 2mg ↑+Ca2Sio 4+ fe
ساختگی: اکسیدهای آهن (FEO) و سایر ناخالصی های موجود در فولاد مذاب را کاهش می دهد.
6. تعامل با سموم
قرقره: در فرآیند ذوب فولادی ،
Ferrosilicon با اجزای اکسیژن و سرباره (به عنوان مثال ، CAO ، Al₂o₃) واکنش نشان می دهد تا سیلیکات های پیچیده ای را تشکیل دهد:
Sio 2+ cao → Casio3 (یک مؤلفه سرباره).
مایع سربالایی: ویسکوزیته سرباره را برای حذف ناخالصی کارآمد تنظیم می کند.
7. تأثیر کربن و ناخالصی ها
میزان کربن:
نمرات کم کربن (C کمتر از یا مساوی با {1}}} 2 ٪) کارباز غیر عمدی را در فولاد به حداقل می رساند.
میزان کربن بالا می تواند منجر به تشکیل کاربیدها (به عنوان مثال ، SIC) در دمای بالا شود.
آلومینیوم (AL):
اکسیداسیون را تقویت می کند ، اما ممکن است اجزاء آلومینه نامطلوب (Al₂o₃) در فولاد ایجاد کند.
فسفر (P) و گوگرد (ها):
کاملاً کنترل شده (<0.04% P, <0.02% S) to avoid embrittlement of the final product.
8. ثبات حرارتی
تجزیه:
It is stable under standard conditions, but decomposes at very high temperatures (>1600 درجه) با انتشار بخار سیلیکون.
واکنش با نسوز:
فروسیلیکون مذاب می تواند نسوزهای اساسی را خراب کند (به عنوان مثال ، روکش های مبتنی بر MGO).
9. رفتار دوپینگ
سازگاری فلزی:
این مخلوط های eutectic را با آهن تشکیل می دهد و نقطه ذوب را کاهش می دهد.
برای به دست آوردن فولادهای ویژه به راحتی با فلزات انتقال (به عنوان مثال MN ، CR) آلیاژ می شود.
خلاصه واکنشهای کلیدی
نوع واکنش کاربرد/خطر معادله شیمیایی
اکسیداسیونSi + O₂ → Sio₂ Passivation ، سرباره
تشکیلواکنش با آبFesi + H₂o → Sio₂ + Fe (OH) ₓ + H₂ ↑ هیدروژن
خطر انفجارانحلال اسید fesi+ HCl → FECL₂ + SICL₄ + H₂ ↑ انحلال تحلیلی ، H₂
انزواکاهش (MGO)2mgo + fesi → 2mg ↑ + Ca₂sio₄ + تولید منیزیم FE (Pidgeon)
عواقب عملی
انباره: برای جلوگیری از تشکیل H₂ باید خشک باشد.
ساختگی: توانایی اکسید کننده قوی سیلیکون ، کیفیت فولاد را بهبود می بخشد.
امنیت: گرد و غبار حاصل از فروسیلیکون خرد شده بسیار قابل اشتعال است. کار با آن به شکل یک پودر ریز به یک فضای بی اثر نیاز دارد.
