Ferrosilicon (FESI) แสดงคุณสมบัติทางเคมีที่แตกต่างกันเนื่องจากส่วนประกอบหลัก-ซิลิกอน(SI)และเหล็ก (FE)-และโครงสร้างของโลหะผสม ปฏิกิริยาของมันได้รับอิทธิพลจากเนื้อหาซิลิกอน (โดยทั่วไป 45-90% Si), สิ่งสกปรก (เช่น Al, C, Ca) และสภาพแวดล้อม ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติทางเคมีหลัก:
1. พฤติกรรมออกซิเดชัน
ปฏิกิริยากับออกซิเจน:
ซิลิคอนจะถูกออกซิไดซ์ในอากาศหรือในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยออกซิเจน:
Si+O2 → SiO2 (ΔH<0, exothermic reaction).
พื้นผิว: ชั้นบาง ๆ ของSio₂(ซิลิกา) รูปแบบบนพื้นผิวปกป้องโลหะผสมจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมที่อุณหภูมิปานกลาง
ออกซิเดชั่นอุณหภูมิสูง: ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,200 องศาการออกซิเดชั่นจะถูกเร่งขึ้นมาสร้างส่วนผสมของ FEO และSIO₂
2. ปฏิกิริยากับน้ำ/ความชื้น
การก่อตัวของไฮโดรเจน:
Ferrosilicon ทำปฏิกิริยาอย่างช้าๆด้วยน้ำหรือความชื้นเพื่อปล่อยก๊าซไฮโดรเจน (H₂) โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะอัลคาไลน์:
FESI +4 H2O → Fe (OH) 3+ SIO 2+2 H2 ↑
อันตราย: การสะสมของไฮโดรเจนเป็นอันตรายจากการระเบิด การจัดเก็บต้องการสภาพแวดล้อมที่แห้งและมีการระบายอากาศ
ปัจจัยความเร็ว: ปริมาณซิลิกอนที่สูงขึ้นและอนุภาคขนาดเล็กจะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา
3. ปฏิกิริยากรด
กรดที่แข็งแกร่ง (HCl, H₂SO₄):
ละลาย ferrosilicon ปล่อยไฮโดรเจนและสร้างซิลิเกตและเกลือเหล็ก:
fesi +6 hcl → fecl 2+ sicl 4+3 h2 ↑
กรดไนตริก (HNO₃):
ผ่านพื้นผิวเนื่องจากการก่อตัวของชั้นซิลิกาทำให้เกิดปฏิกิริยาต่อไป
4. ปฏิกิริยาต่ออัลคาลิส
อัลคาลิสที่แข็งแกร่ง (Naoh, KOH):
ทำปฏิกิริยากับซิลิกอนเพื่อสร้างซิลิเกตและไฮโดรเจน:
Si +2 NaOH+H2O → Na2Sio 3+2 H2 ↑
เหล็กในสารละลายอัลคาไลน์ไม่ตอบสนอง
5. คุณสมบัติของการลดตัวแทน
ความสามารถในการลดลงสูง:
ซิลิคอนใน ferrosilicon ทำหน้าที่เป็นตัวแทนลดที่แข็งแกร่งในกระบวนการโลหะ:
การผลิตแมกนีเซียม (กระบวนการ Pidgeon):
2mgo (dolomite ที่ถูกเผา)+feSi → 2mg ↑+ca2sio 4+ fe
การทำเหล็ก: ลดเหล็กออกไซด์ (FEO) และสิ่งสกปรกอื่น ๆ ในเหล็กหลอมเหลว
6. ปฏิสัมพันธ์กับสารพิษ
การก่อตัวของตะกรัน: ในขั้นตอนการถลุงเหล็ก
Ferrosilicon ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและส่วนประกอบตะกรัน (เช่น Cao, Al₂o₃) เพื่อสร้างซิลิเกตที่ซับซ้อน:
SIO 2+ Cao → Casio3 (ส่วนประกอบของ Slag)
ของเหลว: ควบคุมความหนืดของตะกรันเพื่อการกำจัดสิ่งเจือปนที่มีประสิทธิภาพ
7. อิทธิพลของคาร์บอนและสิ่งสกปรก
ปริมาณคาร์บอน:
เกรดคาร์บอนต่ำ (c น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0. 2%) ลดคาร์โบไฮเดรตโดยไม่ตั้งใจในเหล็ก
ปริมาณคาร์บอนสูงสามารถนำไปสู่การก่อตัวของคาร์ไบด์ (เช่น SIC) ที่อุณหภูมิสูง
อลูมิเนียม (อัล):
ช่วยเพิ่ม deoxidation แต่อาจก่อให้เกิดการรวมอลูมินาที่ไม่พึงประสงค์ (al₂o₃) ในเหล็ก
ฟอสฟอรัส (P) และซัลเฟอร์ (S):
ควบคุมอย่างเคร่งครัด (<0.04% P, <0.02% S) to avoid embrittlement of the final product.
8. เสถียรภาพทางความร้อน
การสลายตัว:
It is stable under standard conditions, but decomposes at very high temperatures (>1600 องศา) ด้วยการปล่อยไอซิลิกอน
ปฏิกิริยากับวัสดุทนไฟ:
Ferrosilicon หลอมเหลวสามารถกัดกร่อนได้จากวัสดุทนไฟพื้นฐาน (เช่นวัสดุบุผิวที่ใช้ MGO)
9. พฤติกรรมยาสลบ
ความเข้ากันได้ของโลหะ:
มันเป็นส่วนผสมของยูเทคติกด้วยเหล็กลดจุดหลอมเหลว
มันถูกผสมได้อย่างง่ายดายด้วยโลหะทรานซิชัน (เช่น MN, CR) เพื่อรับเหล็กพิเศษ
สรุปปฏิกิริยาสำคัญ
ประเภทปฏิกิริยาการประยุกต์ใช้สมการทางเคมี/ความเสี่ยง
ออกซิเดชันsi + o₂→sio₂ passivation, slag
การก่อตัวปฏิกิริยากับน้ำfesi + h₂o→sio₂ + fe (OH) ₓ + h₂↑ไฮโดรเจน
อันตรายจากการระเบิดการละลายของกรด FESI+ hcl →fecl₂ + sicl₄ + h₂↑การละลายการวิเคราะห์, h₂
การแยกตัวการลดลง (MGO)2mgo + FESI → 2mg ↑ + Ca₂sio₄ + Fe Magnesium Production (Pidgeon)
ผลที่ตามมา
พื้นที่จัดเก็บ: ต้องแห้งเพื่อป้องกันการก่อตัวH₂
การทำเหล็ก: ความสามารถในการ deoxidizing ที่แข็งแกร่งของซิลิคอนช่วยเพิ่มคุณภาพของเหล็ก
ความปลอดภัย: ฝุ่นจาก ferrosilicon ที่ถูกบดนั้นไวไฟสูง การทำงานกับมันในรูปแบบของผงละเอียดต้องใช้บรรยากาศเฉื่อย
