توضیحات
سیلیکون عنصری نیمه فلزی با ظاهری سخت و شکننده و به رنگ خاکستری و آبی است. این عنصر هشتمین عنصر فراوان در جهان است، اما به‌ندرت در طبیعت یافت می‌شود. جالب است بدانید که تقریباً ۹۰ درصد پوسته زمین از سیلیکات تشکیل شده است، بنابراین سیلیکون بعد از اکسیژن مهم‌ترین عنصر در پوسته زمین است. سیلیکون در صنایع از جمله آب بندی مکانیکی، پمپ، نفت و گرمایش، برق و فولاد کاربردهای زیادی دارد. یکی از محصولات ساخته شده از آن که در این مقاله به شما نشان خواهیم داد، فرو سیلیس است.
فرو سیلیس چیست؟
فرو سیلیس یک فروآلیاژ با هسته فولادی و سیلیکونی است. معمولاً بسته به نیاز و کاربرد دارای محتوای سیلیکون ۱۵ تا ۹۰ درصد (بار وزن) است. ظاهری فلزی دارد، رنگ مقطع آن نقره‌ای، گاهی خاکستری است. پودر فرو سیلیکات کروی است. معمولاً بی ضرر است؛ اما در صورت بلعیدن می‌تواند خطرناک باشد. نگهداری این مواد نیازمند شرایط خاص و تهویه مناسب است، زیرا گاهی اوقات در شرایط خاص گردوغبار می‌تواند منفجر شود.
معرفی فرو سیلیس
فرو سیلیس به انگلیسی Ferrosilicon مخلوطی از آهن و سیلیکون است که در کوره‌های قوس الکتریکی در درجه‌های مختلف از ۱۰ تا ۹۰ درصد تولید می‌شود. عدد نشان دهنده میزان سیلیکون در آمیژان است، اما کیفیت‌های مورد نیاز صنعت به خصوص صنعت فولاد ۷۰ الی ۷۵ درصد است. از دیگر عناصر موجود در این مخلوط و از جمله عناصر نامطلوب می‌توان به تیتانیوم، آهن، کربن، گوگرد، آلومینیوم، فسفر اشاره کرد و اکثر تولیدکنندگان فولاد به درصد آلومینیوم کمتر از ۲ درصد نیاز دارند.
فرو سیلیس تولیدی در سه سایز ۱۰ الی ۱ تا ۶۰ میلی‌متر، ۳ الی ۲ تا ۱۰ میلی‌متر، ۳ الی ۰ تا ۳ میلی‌متر به بازار مصرف عرضه می‌شود و هر صنعت بسته به نوع کاربری خود از سایز مورد نیاز این محصول استفاده می‌کند. به‌عنوان‌مثال در صنایع فولادسازی و ریخته‌گری، بیشتر نواری از سایزهای ۱۰ تا ۶۰ میلی‌متری استفاده می‌شود.
کاربرد فرو سیلیس
این آمیژان‌ها در صنعت فولادسازی و صنعت ریخته‌گری به عنوان اکسیژن زدا و تنظیم کننده ترکیبات شیمیایی با توجه به درجه فلز و در هنگام تخلیه ذوب از کوره به ظرف یا در حین عملیات متالورژی ثانویه استفاده می‌شوند. از دیگر مصارف آن در صنایع فلزی، به عنوان عامل هسته زا یا در تولید چدن غنی از سیلیکون و به صورت فرو سیلیس منیزیم به عنوان عامل شکنندگی در ریخته‌گری‌های شکل‌پذیر استفاده می‌شود. از این محصول در گیاهان فرو سیلیس منیزیم و فرو سیلیکون منگنز نیز استفاده می‌شود.
می‌توان گفت که اکثر متقاضیان این ماده شرکت‌های فولادی هستند، زیرا در تولید فولاد فرو سیلیکون به عنوان یک جاذب اکسیژن عمل می‌کند و همچنین در ریخته‌گری آن علاوه بر افزایش خاصیت ارتجاعی و مغناطیسی، فولاد را محکم‌تر و سخت‌تر می‌کند.
فرو سیلیس به دلیل داشتن خواص گرافیت بالا به عنوان هسته در فرایند تولید چدن نیز استفاده می‌شود. از این ماده برای جداسازی و کاهش مواد سنگین استفاده می‌شود. فرو سیلیکون کاربرد ویژه خود را برای فرایند پدیگون در تولید منیزیم خواهد داشت. سیلیکون در تولید نیمه هادی‌های سیلیکونی خالص در صنعت برق و مس سیلیکون در صنایع شیمیایی استفاده می‌شود. در تولید آمیژان فرو سیلیکون منگنز و فرو سیلیس منیزیم نیز به کار برده می‌شود.
انواع مواد اولیه مورد استفاده در تولید فرو سیلیس
در فرایند تولید فرو سیلیس از مواد اولیه مختلفی استفاده می‌شود، اما به طور کلی این مواد را می‌توان به سه گروه تقسیم کرد
مواد سیلیکون دار
مواد تجدیدپذیر
مواد آهنی
با توجه به اینکه فرایند تولید فرو سیلیکون بدون سرباره است، تقریباً تمام عناصر موجود در مواد اولیه در محصول گنجانده شده است؛ بنابراین یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های همه مواد، خلوص بالای مواد است. با افزایش ناخالصی‌های مواد، درصد ناخالصی‌های محصول از جمله آلومینیوم و کلسیم افزایش می‌یابد.
یکی دیگر از ویژگی‌های مشترک مواد تشکیل دهنده فرو سیلیس، یکنواختی ترکیب شیمیایی هر ماده است که در تمامی محموله‌ها باید رعایت شود.
مواد حاوی سیلیکون
تا به امروز بیش از دویست نوع کانی مختلف حاوی سیلیس شناسایی شده است، اما مهم‌ترین کانی‌های مورد استفاده در فرایند ساخت فرو سیلیس عبارت‌اند از
- کوارتزیت
- کوارتز
کوارتز و کوارتزیت مورد استفاده در تولید فرو سیلیس باید دارای خواص زیر باشند
میزان سیلیس موجود در آن حداقل ۹۷ درصد باشد
میزان ناخالصی‌های موجود در آن از جمله آلومینا، اکسید کلسیم باید تا حد امکان کم و کمتر از نیم درصد باشد
نقطه ذوب و ویسکوزیته بالا داشته باشند حتی پس از ذوب
پایداری حرارتی بالایی داشته باشند
از جمله خواص ذکر شده در بالا، پایداری حرارتی و نقطه ذوب بسیار مهم است.
مواد تجدیدپذیر
احیای سیلیس در کوره با کربن انجام می‌شود. در فرایند تولید فرو سیلیس می‌توان از انواع مواد کربنی استفاده کرد، اما مشخصات کلی مواد مناسب به شرح زیر است: میزان خاکستر باید تا حد امکان کم باشد. مقدار زیاد خاکستر باعث افزایش ناخالصی‌های محصول می‌شود. استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی آنها بالا است و در حین حمل و نقل، شارژ شدن در کوره و عبور از مناطق دمایی مختلف فرو نمی‌ریزند. در غیر این صورت تخلخل شارژ و در نهایت قابلیت نفوذ گاز کاهش می‌یابد که باید مقاومت الکتریکی بالایی داشته باشند. همچنین باید توان راکتیو کافی داشته باشد. با توجه به خواص ذکر شده، موادی که می‌توان در این فرایند استفاده کرد عبارت‌اند از
- کک متالورژیکی
- کک نفتی
- نوشابه کک
- زغال سنگ
- زغال سنگ قهوه‌ای
- زغال سنگ
هر یک از این مواد فقط دارای برخی خواص ضروری هستند و مجموعه خواص در هیچ یک از مواد فوق باهم وجود ندارد.
مواد حاوی آهن
بخشی از آهن مورد نیاز در محصول از خاکستر مواد احیا کننده و همچنین غلاف الکترود تأمین می‌شود، اما در هر صورت باید از مواد حامل آهن برای تأمین آهن در مخلوط شارژ استفاده شود. با توجه به اینکه مواد آهنی حاوی مقدار کمی مخلوط بار هستند، خواص این مواد در مقایسه با سایر مواد مورد استفاده در کوره اهمیت چندانی ندارد.
تنها عاملی که در انتخاب ماده مناسب مؤثر است ترکیب شیمیایی است، ناخالصی‌های موجود باید تا حد امکان حداقل و کمتر از پنج درصد و میزان اکسیژن آن کمتر از ۰.05 درصد باشد. مواد آهنی مورد استفاده در کوره‌های فرو سیلیس عبارت‌اند از
- فولاد با خلوص بالا
- پوسته اکسید نورد شده
- گندله سنگ‌آهن
- چرخش تراشه
- آهن قراضه
فرایند تولید فرو سیلیس
در حال حاضر تولید سیلیکون فلزی و فرو سیلیس در دنیا منحصراً به روش قوس الکتریکی پنهان انجام می‌شود. در این روش مواد اولیه فوق‌الذکر به وسیله لوله‌های شارژ یا ماشین‌های شارژ با دانه‌بندی مشخص شده پس از مدت زمان معینی که توسط برق و جریان الکتریکی از کوره عبور می‌کند به طور مداوم در کوره مخلوط می‌شوند.
بعد از ۲ تا ۴ ساعت مخلوط شدن این مواد منتقل می‌شود، بدین صورت که فلز تولید شده از دهانه کوره داخل کیسه تخلیه شده و به کانال توزیع بعدی منتقل می‌شود. کوره‌های قوس الکتریکی برای تولید فروآلیاژها از نظر الکتریکی تقریباً مشابه کوره‌های فولادی هستند؛ اما شکل کوره از نظر ابعاد و طراحی تفاوت‌های زیادی با این نوع کوره‌ها دارد.
سیستم کمکی کوره قوس الکتریکی جهت تولید فرو سیلیس
سیستم حمل و نقل مواد
در هر واحد تولیدی، مهم‌ترین موضوع در مکانیزم تولید، انتقال منظم مواد در داخل کارخانه و بر اساس معیارهای کنترلی لازم، نیروی انسانی و شاخص‌های کمی و کیفی آن است.
سیستم انتقال مواد خام
مکانیسم انتقال مواد خام شامل کلیه فعالیت‌هایی است که منجر به انتقال هدفمند مواد اولیه از انبار مواد به کوره می‌شود.
حمل و نقل و پشتیبانی محصول
مکانیسم انتقال و آماده سازی محصول شامل کلیه فعالیت‌هایی است که منجر به تبدیل مذاب از کوره به محصول آماده برای فروش می‌شود.
سیستم‌های تهویه مطبوع و لوله کشی
کوره‌های الکتریکی برای تولید فرو سیلیس با ایجاد دمای بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد منبع گرمایی مهمی برای بخاری‌ها و تجهیزات مربوطه هستند. اگر این گرما از دستگاه خارج نشود از بین می‌رود و یا طول عمر آن کوتاه می‌شود.
به همین دلیل سرد شدن قسمت‌های مختلف کوره و فرایندهای مختلف اجتناب‌ناپذیر است.
سیستم خنک کننده کف کوره
علاوه بر سیستم خنک کننده آب کوره، از سیستم دمنده هوا برای ایجاد تهویه مناسب برای تبادل حرارت با محیط استفاده می‌شود تا از افزایش دما در کف کوره جلوگیری شود. این امر به ویژه در کوره‌های بزرگ، به ویژه در فرایندهایی مانند تولید سیلیکون که برای انجام واکنش‌ها به دمای بالا نیاز دارند، اهمیت دارد.
سیستم خنک کننده ترانسفورماتور کوره
یکی دیگر از بخش‌های مهم سیستم خنک کننده مورد استفاده در صنعت کوره قوس الکتریکی، سیستم خنک کننده ترانسفورماتور کوره است.
سیستم جمع آوری گردوغبار برای کوره‌ها
فرایند تولید فرو سیلیس با تولید مقادیر زیادی گاز و گردوغبار همراه است که در درجه اول برای حفاظت از محیط زیست و حفظ ارزش اقتصادی گردوغبار مورد نیاز است.
خواص شیمیایی فرو سیلیس
نقطه ذوب فرو سیلیس بین ۱۲۹۰ تا ۱۳۹۰ و نقطه جوش آن ۲۳۵۵ است که با آب واکنش داده و هیدروژن آزاد می‌کند. همچنین خواص مغناطیسی بالایی دارد و مقاومت در برابر خوردگی بالایی از خود نشان می‌دهد.
همان‌طور که اشاره کردیم برای تولید فرو سیلیس از مقادیر متغیر سیلیکون استفاده می‌شود. اما معمولاً با خلوص ۷۵ درصد استفاده می‌شود، سایر اجزای آن آهن، مقادیر کمی کلسیم، آلومینیوم، گوگرد و غیره است.
سخن پایانی
تولید فرو سیلیس کار آسانی نیست، نیاز به تجهیزات مدرن، با کیفیت و دانش بالایی دارد. مواد اولیه با دانه‌بندی مشخص پس از همگن شدن با پر کردن لوله‌ها به طور مداوم وارد کوره می‌شود و پس از مدت زمان معینی که بسته به توان و برق کوره بین ۲ تا ۴ ساعت است، از تخلیه کوره فرو سیلیس تولید می‌شود. کوره سوراخ‌ها به داخل تشت هدایت شده و به مسیر ریخته‌گری بعدی منتقل می‌شوند.
کوره‌های قوس الکتریکی برای تولید آلیاژهای آهنی از نظر الکتریکی تقریباً مشابه کوره‌های فولادسازی هستند؛ اما از نظر اندازه و شکل کوره تفاوت‌های زیادی بین این نوع کوره‌ها وجود دارد. به طور خلاصه فرو سیلیس از ترکیب آهن و سیلیکون با حرارت دادن، احیا و ذوب در کوره‌های قوس الکتریکی تولید می‌شود.
با توجه به تمامی نکات ذکر شده تهیه و تولید این محصول تخصصی و هزینه بر است، به همین منظور جهت کسب اطلاعات بیشتر برای خرید فرو سیلیس مرغوب و با قیمت مناسب در بازار شما می‌توانید با کارشناسان فروش ما در فروآرسس تماس حاصل نمایید.
هنوز دیدگاهی داده نشده است