Il-metodi ta 'produzzjoni ta' ferrosilicon huma prinċipalment ibbażati fuq reazzjonijiet ta 'tnaqqis ta' temperatura għolja. Il-proċess ewlieni huwa t-tnaqqis tas-silika (Sio₂) u l-ħadid f'forn elettriku bl-użu ta 'aġent li jnaqqas il-karbonju biex jipproduċi liga ferrosilicon.
1. Preparazzjoni tal-materja prima
Silika (Sio₂):
Rekwiżiti: Kontenut tas-silika akbar minn jew daqs 97%, kontenut ta 'impurità baxxa (eż., Al₂o₃, CaO) biex tiżgura l-purità tas-silikon.
Trattament minn qabel: tgħaffiġ għal 5-50 partiċelli mm biex ittejjeb l-effiċjenza tar-reazzjoni.
Sors tal-ħadid:
Scrap tal-azzar, preżentazzjonijiet tal-ħadid, jew minerali tal-ħadid (eż. Magetite) huma komunement użati.
Ir-rwol tal-ħadid: jaġixxi bħala trasportatur għas-silikon, inaqqas it-temperatura tar-reazzjoni, u jifforma liga.
Aġent li jnaqqas il-karbonju:
Kokk (preferut): kontenut għoli ta 'karbonju fiss (akbar minn jew daqs 80%), kontenut ta' rmied baxx (inqas minn jew daqs 10%).
Oħrajn: faħam tal-kannol, kokk tal-pitrolju (aktar għali, għal rekwiżiti speċjali).
Materja prima awżiljarja:
Frutta tal-azzar (biex tirregola l-permeabilità tal-arja tal-kalkara), ġir (fluss, biex tnaqqas il-viskożità tal-gagazza).
2. Tagħmir Prinċipali - Forn tal-Ark Mgħaddes (Furnace tal-Arka Elettrika)
Tip ta 'forn:
Forn tal-ark miftuħ jew magħluq taħt fluss, bit-tip magħluq ikun it-tip ewlieni (favur l-ambjent u b'livell għoli ta 'użu ta' enerġija termali).
Kapaċità: Normalment 10-50 MW, kapaċità ta 'forn kbir sa 100, 000 tunnellati / sena.
Elettrodi:
Elettrodi moħmija waħedhom jew elettrodi tal-grafita sa 1.5 metri fid-dijametru li jittrasmettu enerġija elettrika fil-fond fil-ħlas tal-forn.
Disinn tal-fuklar:
Inforra tal-materjal refrattarju (eż. Brick tal-karbonju, briks tal-manjeżja) reżistenti għal temperaturi għoljin ({1800-2000 grad).
3. Proċess ta 'produzzjoni
(1) dożaġġ u tagħbija
Ħallat materja prima silika, ħadid, kokk u awżiljari fi proporzjon (eż. Silika: Coke≈3: 1).
Tagħbija saff b'saff: Kokk fil-qiegħ, taħlita ta 'silika u sors ta' ħadid fil-parti ta 'fuq, biex iżżomm il-permeabilità tal-arja fil-forn.
(2) reazzjoni ta 'tnaqqis tat-temperatura għolja
Temperatura tar-reazzjoni: 1600 ~ 2000 grad, l-enerġija hija fornuta minn ark elettriku u tisħin reżistiv.
Ir-reazzjonijiet kimiċi ewleninhuma:
Sio 2+2 C → Si +2 CO ↑ (Reazzjoni Bażika) FEO + C → Fe + CO ↑ (Tnaqqis tas-sors tal-ħadid).
Reazzjonijiet avversi: Ammonti żgħar ta 'intermedji bħal sic u fesi₂ huma ffurmati. Huwa meħtieġ li tikkontrolla t-temperatura tal-forn biex tevita karbonazzjoni eċċessiva.
(3) tidwib u delaminazzjoni
Is-silikon imnaqqas u l-ħadid jiffurmaw dewweb tal-liga (densità ta 'madwar 5.2 g / cm³), li jegħreq sal-qiegħ tal-forn.
Il-gagazza (li tikkonsisti prinċipalment minn CaO-Sio₂-al₂o₃) titla 'fil-parti ta' fuq u tintrema regolarment.
(4) tferragħ u ikkastjar
Ferrosilicon Molten jidħol fil-ladle minn ġo toqba tal-ħruġ.
Jinsab imferra 'f'biċċiet jew granulati (it-tkessiħ tal-ilma jintuża biex jikseb ferrosilicon granulari).
(5) Irfinar (mhux obbligatorju)
Purging ta 'ossiġnu / argon: Inaqqas l-impuritajiet bħall-aluminju u l-kalċju, li jirriżulta fi ferrosilicon ta 'aluminju baxx (eż., Gradi speċjali għat-tnaqqis tal-metall tal-manjeżju).
Żieda ta 'aġent li jifforma l-gagazza: Separazzjoni ulterjuri tal-impuritajiet.
4. Il-konsum tal-enerġija u r-rekwiżiti tal-enerġija
Konsum tal-elettriku:
Biex tipproduċi 1 tunnellata ta 'ferrosilicon, 8, 000-9, 000 kWh ta' l-elettriku huwa meħtieġ, li huwa 60-70% ta 'l-ispejjeż totali.
Sorsi tal-Enerġija: Ħafna minnhom jinsabu f'żoni b'ħafna enerġija idroelettrika (eż., Yunnan, iċ-Ċina, u n-Norveġja).
Teknoloġiji li jiffrankaw l-enerġija:
Irkupru tas-sħana mormi (Użu ta 'gassijiet ta' l-egżost biex isaħħan minn qabel il-materja prima).
Fran elettriku tat-tip magħluq inaqqsu t-telf tas-sħana.
5. Miżuri ta 'protezzjoni ambjentali
Trattament tal-gass tal-egżost:
Fran elettriċi magħluqa jiġbru l-gass CO (li jista 'jinħaraq biex jiġġenera l-elettriku jew użat bħala materja prima kimika).
Filtri tal-borża jaqbdu t-trab (inklużi partiċelli Sio₂, li jintużaw fil-produzzjoni tal-materjali tal-bini).
Trattament tad-Drenaġġ:
L-ilma tal-ilma tal-ferrosilicon granulari jeħtieġ li jiġi riċiklat biex jipprevjeni t-tniġġis tat-trab tas-silikon.
Rimi ta 'skart solidu:
Il-gagazza tista 'tintuża għall-kostruzzjoni tat-toroq jew bħala addittiv għas-siment.
6. Proċessi ta 'produzzjoni speċjali
(1) Metodu dirett (metodu ta 'pass wieħed)
Tnaqqis simultanju tas-silika u l-ħadid, adattat għal varjetajiet ta 'siliċi baxxi u medji (eż. FESI45).
Vantaġġi: proċess sempliċi, bi prezz baxx; Żvantaġġi: Kontroll tal-impurità ħażina.
(2) Metodu indirett (metodu f'żewġ stadji)
L-ewwel, is-silikon industrijali (SI akbar minn jew daqs 98%) huwa prodott, allura huwa mdewba bil-ħadid li jipproduċi ferrosilicon ta 'siliċi għolja (eż., FESI90).
Vantaġġi: purità ogħla; Żvantaġġi: żieda fil-konsum tal-enerġija.
7. Karatteristiċi tal-produzzjoni dinjija
Iċ-Ċina:
Dan jammonta għal aktar minn 60% tal-kapaċità ta 'produzzjoni tad-dinja, ikkonċentrat fir-reġjuni tal-idroenerġija tal-Majjistral (Ningxia, il-Mongolja ta' ġewwa) u l-Lbiċ (Yunnan).
F’dawn l-aħħar snin, fran żgħar u skaduti (<25,000 kVA) have been decommissioned due to the impact of the "dual carbon" policy.
In-Norveġja / Russja:
Użu ta 'enerġija nadifa (idroenerġija / nukleari) biex tipproduċi ferrosilicon b'valur miżjud għoli (eż. FESI75 ta' aluminju baxx).
8. Sfidi u innovazzjonijiet teknoloġiċi
Sostituzzjoni ta 'materja prima: Tentattivi biex tissostitwixxi l-kokk bil-faħam tal-bijomassa biex tnaqqas l-emissjonijiet tal-karbonju.
Kontroll intelliġenti:
L-ottimizzazzjoni ta 'ingredjenti u temperatura tal-forn bl-użu ta' intelliġenza artifiċjali biex ittejjeb l-effiċjenza fl-enerġija (eż. 5-10% tnaqqis fil-konsum tal-enerġija).
Testijiet tal-metallurġija tal-idroġenu:
Studju tal-possibbiltà li jintuża l-idroġenu għal sostituzzjoni parzjali ta 'aġenti li jnaqqsu l-karbonju sabiex tinkiseb ħbiberija ambjentali tal-produzzjoni (li għadha fl-istadju tar-riċerka tal-laboratorju).