سیلیکون سرباره چیست و چگونه تولید می شود؟

سرباره سیلیکون، همچنین به عنوان شناخته شده استسیلیکون غیر{0}}درجه, سرباره فروسیلیس، یاسیلیکون توسط محصول-، یک ماده متالورژیکی است که در طی تولید فلز سیلیکون یا فروسیلیکون در کوره های قوس الکتریکی تولید می شود. اگرچه به طور سنتی به عنوان یک محصول فرعی در نظر گرفته می شود، سرباره سیلیکون به دلیل محتوای سیلیکونی مقرون به صرفه- و عملکرد اکسید زدایی قوی، به یک منبع با ارزش فزاینده در کاربردهای فولادسازی و ریخته گری مدرن تبدیل شده است.

در حالی که سرباره سیلیکون حاوی سطوح سیلیکونی کمتری در مقایسه با فروسیلیکون استاندارد یا فلز سیلیکون است،محتوای سیلیکون معمولاً از 35٪ تا 65٪ متغیر است.به همراه عناصر دیگری مانند کربن (C)، کلسیم (Ca)، آلومینیوم (Al)، منگنز (Mn) و آهن (Fe). به دلیل این ترکیب، سرباره سیلیکون به عنوان یک اکسید زدا، عامل آلیاژی و مواد جایگزین اقتصادی در فرآیندهای مختلف متالورژی به طور موثر عمل می کند.

سرباره سیلیکون در طی فرآیند ذوب فلز سیلیکون یا آلیاژهای فروسیلیکون در کوره های قوس زیر آب تشکیل می شود. تولید شامل کاهش کوارتز (SiO2) با استفاده از احیاکننده‌های کربن مانند زغال سنگ، کک نفتی یا خرده‌های چوب است. در دماهای بسیار بالا، اکسیژن موجود در سیلیس حذف می شود و سیلیکون مذاب تولید می شود. در طی این فرآیند، ناخالصی‌ها و مواد نیمه واکنش‌دهنده در نزدیکی دیواره‌های کوره جمع می‌شوند و به صورت سرباره تخلیه می‌شوند.

تشکیل سرباره سیلیکون را می توان در سه مرحله اولیه خلاصه کرد:

1. کاهش مواد خام

کوارتز{0}}با خلوص بالا با احیاکننده‌های کربن در دمایی از1600 درجه و بالاتر. با کاهش سیلیس، سیلیکون فلزی تولید می شود و به دلیل چگالی آن در کف کوره ته نشین می شود.

2. تجمع سرباره

ناخالصی‌های موجود در مواد خام-از جمله آهن، کلسیم، آلومینیوم، اکسیدها و کربن واکنش نداده-با مقدار مشخصی سیلیکون ترکیب می‌شوند تا یک لایه نیمه مذاب-محصول ایجاد کنند. این مخلوط به تدریج در طی فرآیند ضربه زدن به سرباره سیلیکون جامد می شود.

3. خنک کردن و خرد کردن

پس از خروج از کوره، سرباره به طور طبیعی یا از طریق کوئنچ با آب سرد می شود. سپس مواد جامد شده خرد شده و در محدوده‌های اندازه ذرات مختلف، مانند10-50 میلی متر، 10-100 میلی متر، 0-10 میلی متر، بسته به نیاز مشتری. محصول نهایی در کیسه های بزرگ یا فله برای حمل و نقل و مصارف صنعتی بسته بندی می شود.

سرباره سیلیکون دارای چندین ویژگی است که آن را برای کارخانه های فولاد و ریخته گری جذاب می کند:

قابلیت اکسید زدایی بالا
سیلیکون به شدت با اکسیژن محلول در فولاد مذاب واکنش می دهد و سطح اکسیژن را کاهش می دهد و خلوص فولاد را بهبود می بخشد.

عملکرد مقرون به صرفه-
به عنوان یکجایگزین ارزان تر برای فروسیلیسکمک به کاهش مصرف آلیاژ و هزینه تولید و در عین حال ارائه عملکرد متالورژی قابل اعتماد.

ترکیب پایدار و عملکرد بالا
پردازش مدرن سرباره محتوای سیلیکون ثابت را تضمین می کند که به نتایج قابل پیش بینی در عملیات کوره کمک می کند.

عملکرد ریخته گری بهبود یافته است
سیلیکون موجود در سرباره سیالیت آهن مذاب را افزایش می دهد و در نتیجه سطوح ریخته گری تمیزتر و خواص مکانیکی بهبود می یابد.

سرباره سیلیکون به دلیل صرفه جویی و کارایی آن به طور گسترده در زمینه های متالورژی استفاده می شود:

1. فولادسازی

سرباره سیلیکون در مرحله تصفیه به عنوان یک اضافه می شوداکسید زدا و عامل آلیاژی. محتوای اکسیژن فولاد را کاهش می دهد، حذف ناخالصی ها را بهبود می بخشد و ترکیب نهایی را تثبیت می کند.

2. صنعت ریخته گری و ریخته گری

افزودن سرباره سیلیکون افزایش می یابدسیالیت آهن مذاب، تخلخل را کاهش می دهد و ریزساختار را بهبود می بخشد و در نتیجه استحکام و قابلیت اطمینان بهتر ریخته گری را ایجاد می کند.

3. تولید فروآلیاژ

برخی از تولیدکنندگان فروآلیاژ از سرباره سیلیکون به‌عنوان ماده خام برای تنظیم محتوای سیلیکون استفاده می‌کنند و وابستگی به فروسیلیکون و فلز سیلیکون با قیمت‌تر-را کاهش می‌دهند.

با تاکید جهانی بر بهره وری منابع و فولادسازی حساس به هزینه، سرباره سیلیکون از یک محصول ساده-به یک محصول ساده تبدیل شده است.منبع آلیاژی استراتژیک. توانایی آن در جایگزینی بخشی از FeSi با حفظ عملکرد، آن را به ویژه در چین، آسیای جنوب شرقی، خاورمیانه و آفریقا محبوب کرده است. با توجه به تمرکز تولید فولاد بر کاهش هزینه و پایداری، انتظار می رود که سرباره سیلیکون تقاضای قوی و پایدار را حفظ کند.

سرباره سیلیکون دیگر فقط یک کوره توسط-محصول - نیست، بلکه یک ماده متالورژیکی ارزشمند است که هم مزایای اقتصادی و هم عملکردی دارد. این فلز که در طی ذوب فلز سیلیکون و فروسیلیکون تولید می شود، حاوی سیلیکون قابل استفاده و سایر عناصر آلیاژی است که آن را به یک اکسید زدا و افزودنی آلیاژی موثر تبدیل می کند. امروزه، سرباره سیلیکون نقش فزاینده‌ای در فولادسازی، ریخته‌گری‌ها و تولید فروآلیاژ بازی می‌کند و به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا هزینه‌ها را کاهش دهند و در عین حال عملکرد بالای مواد را حفظ کنند.