Ferrosilicon (FESI) vertoont verschillende chemische eigenschappen vanwege de belangrijkste componenten-silicon(Si)EnIJzer (Fe)-en de structuur van de legering. De reactiviteit ervan wordt beïnvloed door zijn siliciumgehalte (meestal 45-90% si), onzuiverheden (bijvoorbeeld AL, C, CA) en omgevingscondities. De volgende zijn de belangrijkste chemische eigenschappen:
1. Oxidatiegedrag
Reactiviteit met zuurstof:
Silicium wordt bij voorkeur geoxideerd in lucht of in een zuurstofrijke omgeving:
SI+O2 → SiO2 (ΔH<0, exothermic reaction).
Oppervlakte passivering: Een dunne laag vanSio₂(Silica) vormt zich op het oppervlak en beschermt de legering tegen verdere oxidatie bij matige temperaturen.
Oxidatie op hoge temperatuur: Bij temperaturen boven 1200 graden wordt oxidatie versneld, waardoor mengsels van FeO en Sio₂ worden gevormd.
2. Reactie met water/vocht
Waterstofvorming:
Ferrosilicon reageert langzaam met water of vocht om waterstofgas (H₂) af te geven, vooral onder alkalische omstandigheden:
Fesi +4 h2o → fe (oh) 3+ sio 2+2 h2 ↑
Gevaar: Waterstofaccumulatie vormt een explosiegevaar; Opslag vereist een droge, geventileerde omgeving.
Snelheidsfactoren: Hoger siliciumgehalte en kleinere deeltjes verhogen de reactiesnelheid.
3. Zure reactiviteit
Sterke zuren (HCl, H₂so₄):
Los ferrosilicon op, breng waterstof vrij en vormt silicaten en ijzeren zouten:
Fesi +6 hcl → fecl 2+ sicl 4+3 h2 ↑
Salpeterzuur (HNO₃):
Passiveert het oppervlak vanwege de vorming van een silicagaag, waardoor de verdere reactie wordt vertraagd.
4. Reactiviteit op alkalis
Sterke alkalis (NaOH, KOH):
Reageer met silicium om silicaten en waterstof te vormen:
Si +2 NaOH+H2O → Na2Sio 3+2 H2 ↑
IJzer in alkalische oplossingen reageert praktisch niet.
5. Eigenschappen van reducerende middelen
Hoog reducerend vermogen:
Het silicium in ferrosilicon werkt als een sterk reductiemiddel in metallurgische processen:
Magnesiumproductie (Pidgeon -proces):
2mgo (gecalcineerde dolomiet)+fesi → 2mg ↑+ca2sio 4+ fe
Stalen: Vermindert ijzeroxiden (FEO) en andere onzuiverheden in gesmolten staal.
6. Interactie met gifstoffen
Slakvorming: In het proces van stalen smelten,
Ferrosilicon reageert met zuurstof- en slagcomponenten (bijv. Cao, Al₂o₃) om complexe silicaten te vormen:
Sio 2+ Cao → Casio3 (een component van slakken).
Slakken vloeistof: Reguleert de viscositeit van de slak voor efficiënte verwijdering van onzuiverheid.
7. Invloed van koolstof en onzuiverheden
Koolstofgehalte:
Koolstofarme cijfers (c kleiner dan of gelijk aan 0. 2%) minimaliseren onbedoelde carburatie in staal.
Hoog koolstofgehalte kan leiden tot de vorming van carbiden (bijv. SIC) bij verhoogde temperaturen.
Aluminium (AL):
Verbetert deoxidatie, maar kan ongewenste aluminiumoxide -insluitsels (Al₂o₃) in staal vormen.
Fosfor (P) en zwavel (s):
Strikt gecontroleerd (<0.04% P, <0.02% S) to avoid embrittlement of the final product.
8. Thermische stabiliteit
Ontleding:
It is stable under standard conditions, but decomposes at very high temperatures (>1600 graden) met de afgifte van siliciumdamp.
Reactie met vuurvastheid:
Gesmolten ferrosilicon kan fundamentele vuurvaste handelingen corroderen (bijv. Op MGO gebaseerde voeringen).
9. Doping gedrag
Metaalcompatibiliteit:
Het vormt eutectische mengsels met ijzer, waardoor het smeltpunt wordt verminderd.
Het wordt gemakkelijk gelegeerd met overgangsmetalen (bijv. Mn, CR) om speciaal staal te verkrijgen.
Samenvatting van belangrijke reacties
Reactietype Chemische vergelijkingstoepassing/risico
OxidatieSI + O₂ → Sio₂ passivering, slak
vormingReactie met waterFesi + h₂o → sio₂ + fe (oh) ₓ + h₂ ↑ waterstof
explosie gevaarZuuroplossing fesi+ HCl → FeCl₂ + SICL₄ + H₂ ↑ Analytische oplossing, H₂
isolatieReductie (MGO)2MGO + FESI → 2mg ↑ + Ca₂sio₄ + Fe magnesiumproductie (Pidgeon)
Praktische gevolgen
Opslag: Moet droog zijn om H₂ -formatie te voorkomen.
Stalen: Het sterke deoxiderende vermogen van silicium verbetert de kwaliteit van staal.
Veiligheid: Stof van gemalen ferrosilicon is zeer ontvlambaar; Werken ermee in de vorm van een fijn poeder vereist een inerte atmosfeer.
