تولید فروسیلیس در کارخانه آلیاژسازان اشتهارد

 

شرکت آلیاژ سازان اشتهارد واقع در شهرک صنعتی‌ اشتهارد تولید کننده فروسیلیس در ایران می باشد،

و در تاریخ ۱۳۹۴ موفق به دریافت پروانه بهره‌‌برداری گردید. تولیدات این شرکت شامل فروسیلیسیم و غبار میکروسیلیکا می‌باشد.

 

فروسیلیسیم (فروسیلیس):

 

فروسیلیسیم (فروسیلیس)  منبع تامین سیلیسیم در فولاد سازی و ریخته گری می باشد. این ماده در تمام فولاد های کم آلیاژی و، پر آلیاژی به عنوان اکسیژن زدا استفاده می شود و در اندازه ۰-۳ میلیمتر در تولید  فرو آلیاژ ها به روش سیلیکو ترمیت به عنوان عنصر احیا کننده به کار می رود.

در فولادهای سیلیسیم بالا که در ساخت هسته ترانسفورمرها و الکتروموتورها کاربرد دارند، به عنوان هسته مغناطیس نرم استفاده می شود و همچنین در تولید انواع چدن‌ها تا میزان ۳% به ذوب اضافه می‌‌گردد.

فروسیلیسیم در ساخت جوانه‌زاها و آمیژان‌های ریخته‌گری مانند فروسیلیکومنیزیم و همچنین در ساخت الکترودهای جوشکاری به عنوان جزئی از ترکیبات گل جوش کاربرد دارد.

 

میکروسیلیکا:

 

 غبار میکروسیلیکا در حقیقت ماده دود مانندی است که از اکسید شدن بخار سیلیسیم حاصل می گردد و اندازه دانه‌های آن در حدود ۰.۵ میکرون می باشد.

این ماده وقتی‌ به سیمان و بتون اضافه می گردد به دلیل ریز بودن دانه‌ها و سطح زیاد آنها وارد واکنش با آهک آزاد ناشی‌ از واکنش‌های خودگیری سیمان گردیده و تبدیل به هیدرات کلسیم سیلیکات که همان ماده استحکام دهنده بتون است می گردد.

بنابراین ضمن افزودن به استحکام بتون، به دلیل پر کردن خلل و فرج های بین دانه ای باعث نفوذ ناپذیر شدن آن در مقابل تراوش آب می گردد.

مشخصات فرو سیلیسیم و میکروسیلیکا در جداول ۱ و ۲ ارائه شده است.

 

ترکیب شیمیایی
P , S	Al		C	Fe		Si
<0.05%	<2%		<0.2%	۲۵-۳۰%		۷۰-۷۵%
دانه بندی
۱۰-۶۰ mm		۳-۱۰ mm			۰-۳ mm

 

جدول (۱) ترکیب شیمیایی و دانه بندی فروسیلیسیم اشتهارد

 

وزن مخصوص در کیسه	C	CaO	Fe۲O۳	SiO۲	اندازه ذرات
۲۵۰-۳۰۰Kg / m۳	۲.۵% Max	۱.۵% Max	۲% Max	۸۵% Min	۰.۲-۰.۵ Micron

 

جدول (۲) ترکیب شیمیایی و مشخصات فیزیکی پودر میکروسیلیکا

 

 

مراحل تولید فروسیلیسیم در شرکت آلیاژ سازان اشتهارد

 

مواد اولیه شامل کوارتز، کک و ذغال سنگ و اکسید آهن با کیفیت مطلوب و دانه بندی مناسب، با نسبت های وزنی تعیین شده با یکدیگر مخلوط و به داخل کوره قوس الکتریکی با قوس زیر شارژی ریخته می شود (شکل ۱).

مخلوط شارژ به تدریج گرم شده و به داخل منطقه فعل و انفعال وارد می شود.

در این منطقه در اثر قوس الکتریکی بین الکترودها و مذاب، دمائی بالاتر از ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد ایجاد می شود که در این دما کربن اکسیدهای آهن و سیلسیم را احیا نموده و مذاب فروسیلیسیم در کف کوره جمع می شود.

بعد از رسیدن حجم مذاب به اندازه مشخص دهانه کوره باز شده و مذاب به داخل پاتیل تخلیه و سپس در بستر چدنی ریخته گری می گردد (اشکال ۲ و ۳).

بعد از انجماد و سرد شدن فروسیلیسیم جامد در داخل سنگ شکن خورد می شود و به صورت دانه بندی های مختلف توسط سرند تفکیک شده و در کیسه ها بسته بندی می گردد.

دمای بالا باعت بخار شدن مقداری از اکسید سیلسیم می گردد که توسط مکنده به داخل غبارگیر رانده شده و به صورت پودر میکرو سیلیکا بسته بندی و به بازار عرضه می گردد.

 

فرآیند تولید فروسیلیسیم (فروسیلیس)

 

تولید فرو آلیاژ ها به طور عموم عبارت از احیای اکسیدهای مختلف فلزات با مواد احیا کننده می باشد.

کربن یکی از این مواد احیا کننده است که می تواند بر اساس واکنش عمومی زیر اکسیژن را از سیلیسم و آهن جدا کرده و خود اکسید شود.

 

FeO _(s) + SiO_۲ (s) + C _(s) → FeSi _(l) + Co _(g)

 

همان گونه که در دیاگرام تغییرات انرژی اکسیداسیون مشاهده می شود (شکل ۴)، در دمای بالاتر از ۱۵۰۰ درجه انرژی آزاد تشکیل CO منفی تر ازFeO  و SiO_۲ بوده بنابراین کربن می تواند اکسید آهن و سیلسیم را  احیا نماید.

حاصل این واکنش مذابی از آلیاژ سیلسیم و آهن است که به آن  فروسیلیسیم گفته می شود.

همانگونه که ذکر گردید، در هنگام احیای سیلیسیم مقداری SiO هم تولید می شود که به دلیل نقطه بخار کم به صورت دود از محیط خارج و پس از ترکیب شدن مجدد با اکسیژن تبدیل به SiO_۲ می گردد و غبار میکرو سیلیکا را تولید می کند.