Ferroszilíciumkeresztül állítják elő akarbotermikus redukcióeljárás, amelyben a szilícium-dioxidot (SiO₂) vas jelenlétében szénnel redukálják, hogy szilícium-vas ötvözetet képezzenek. A termelés energiaigényes, és szinte kizárólag az országban zajlikmerülő elektromos ívkemencék (SAF). Az alábbiakban a folyamat lépésről lépésre történő magyarázata található.
Nyersanyag előkészítés
A fő nyersanyagok aferroszilíciuma termelés a következő:
- Szilícium-dioxid forrás– kvarc, kvarcit vagy szilícium-dioxid kavics, amely a szilíciumot adja.
- Szénforrás– kohászati koksz, szén vagy faszén, amely redukálószerként működik.
- Vasforrás– acélhulladék, malomkő vagy vasérc, amely a vaskomponenst szolgáltatja.
Ezeket az anyagokat gondosan lemérik a kívánt szilíciumminőségnek megfelelően (pl. 65%, 72% vagy 75% Si), majd alaposan összekeverik az egységes takarmányösszetétel biztosítása érdekében.
Olvadás merülő elektromos ívkemencében
A kevert töltést folyamatosan amerülő elektromos ívkemence– egy nagy, tűzálló bevonatú acélhéj, három grafit- vagy Söderberg-elektródával, amelyek a töltőanyagba merülnek.
Amikor nagyfeszültségű elektromos áram halad át az elektródák között, intenzív ív keletkezik, amely2000 foktól 2500 fokig. Ez a hő megolvasztja a töltést, és elindítja a kémiai redukciós reakciókat.
Kémiai redukciós reakció
Az olvasztás során a magreakció a következő:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO
Ebben a reakcióban:
- A kokszból származó szén eltávolítja az oxigént a szilícium-dioxidból.
- Az elemi szilícium felszabadul és feloldódik az olvadt vasban a hulladékból vagy a malomkőből, így ferroszilícium ötvözet keletkezik.
- Szén-monoxid (CO) gáz keletkezik, amely melléktermékként távozik a kemencéből.
A kemence folyamatosan működik, felülről friss töltetet adnak hozzá, míg alul felhalmozódik az olvadt ötvözet és a salak.
A termelést befolyásoló kulcstényezők
| Tényező | Fontosság |
|---|---|
| Nyersanyag tisztaság | Az alacsony tisztaságú szilícium-dioxid nem kívánt szennyeződéseket (Al, Ca, P), amelyek rontják a termék minőségét |
| Koksz minőség | A magas hamutartalmú koksz növeli a salak mennyiségét és csökkenti a kemence hatékonyságát |
| Áramellátás | A ferroszilícium gyártása fogyaszt3500-4500 kWh tonnánként; a stabil tápellátás elengedhetetlen |
| A kemence kialakítása és teljesítménye | A nagyobb kemencék javítják a termelékenységet és csökkentik az egységköltségeket |
| Üzemi hőmérséklet szabályozás | A megfelelő hőmérséklet biztosítja a teljes redukciót és a szilícium folyamatos visszanyerését |
