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Produktion von Ferro-Silizium


Herstellung von Ferro-Silizium

Ferrosilicium (Fe-Si) ist eine Ferrolegierung mit Eisen (Fe) und Silicium (Si) als Hauptelementen. Die Ferrolegierung enthält normalerweise Si im Bereich von 15 % bis 90 %. Die üblichen Si-Gehalte im auf dem Markt erhältlichen Fe-Si sind 15 %, 45 %, 65 %, 75 % und 90 %. Der Rest ist Fe, mit etwa 2 % anderen Elementen wie Aluminium (Al) und Calcium (Ca).

Fe-Si wird industriell durch carbothermische Reduktion von Siliziumdioxid (SiO2) mit Kohlenstoff (C) in Gegenwart von Eisenerz, Eisenschrott, Walzzunder oder anderen Eisenquellen hergestellt. Das Schmelzen von Fe-Si ist ein kontinuierlicher Prozess, der im Elektroreduktionsofen (SAF) mit den selbstbackenden Elektroden durchgeführt wird.

Fe-Si (typische Qualitäten 65 %, 75 % und 90 % Silizium) wird hauptsächlich bei der Stahlherstellung und in Gießereien zur Herstellung von C-Stählen, Edelstählen als Desoxidationsmittel und zum Legieren von Stahl und Gusseisen verwendet. Es wird auch zur Herstellung von Siliziumstahl, auch Elektroband genannt, verwendet. Bei der Herstellung von Gusseisen wird Fe-Si auch zum Impfen des Eisens verwendet, um die Graphitisierung zu beschleunigen. Beim Lichtbogenschweißen kann Fe-Si in einigen Elektrodenbeschichtungen gefunden werden.

Die ideale Reduktionsreaktion bei der Herstellung von Fe-Si-Silizium ist SiO2+2C=Si+2CO. Die reale Reaktion ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Temperaturzonen innerhalb des SAF recht komplex. Das Gas in der heißesten Zone hat einen hohen Gehalt an Siliziummonooxid (SiO), das in den äußeren Ladungsschichten zurückgewonnen werden muss, wenn die Gewinnung von Si hoch sein soll. Die Erholungsreaktionen finden in den äußeren Ladungsschichten statt, wo sie die Ladung auf eine sehr hohe Temperatur erhitzen. Das Austrittsgas aus dem Ofen enthält SiO2, das als Quarzstaub zurückgewonnen werden kann. Das flüssige Si der Formation durchläuft mehrere Zwischenreaktionen. Dies wird später in diesem Artikel beschrieben. Die wichtigsten charakteristischen Merkmale der Herstellung von Fe-Si können in den folgenden drei Punkten zusammengefasst werden.

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