Ferrosilicon (FESI) pokazuje različita kemijska svojstva zbog svojih glavnih komponenti-silicon(Si)iželjezo (Fe)-i struktura legure. Na njegovu reaktivnost utječu njegov sadržaj silicija (obično {45-90% si), nečistoće (npr. Al, C, CA) i okolišni uvjeti. Slijedi glavna kemijska svojstva:
1. Ponašanje oksidacije
Reaktivnost s kisikom:
Silicij se po mogućnosti oksidira u zraku ili u okruženju bogatom kisikom:
Si+O2 → SiO2 (ΔH<0, exothermic reaction).
Površinsko pasivacija: Tanki slojSio₂(silicijev dioksid) nastaje na površini, štiteći leguru od daljnje oksidacije pri umjerenim temperaturama.
Oksidacija visoke temperature: Na temperaturama iznad 1200 stupnjeva ubrzava se oksidacija, formirajući smjese FEO i SiO₂.
2. Reakcija s vodom/vlagom
Stvaranje vodika:
Ferrosilicon polako reagira s vodom ili vlagom kako bi oslobodio vodikov plin (H₂), posebno u alkalnim uvjetima:
Fesi +4 h2o → fe (oh) 3+ siO 2+2 h2 ↑
Opasnost: Akumulacija vodika predstavlja opasnost od eksplozije; Skladištenje zahtijeva suho, prozračeno okruženje.
Čimbenici brzine: Veći sadržaj silicija i manje čestice povećavaju brzinu reakcije.
3. Kisela reaktivnost
Snažne kiseline (HCl, h₂so₄):
Otopite ferosilikon, oslobađajući vodik i formiranje silikata i željeznih soli:
Fesi +6 hcl → fecl 2+ sicl 4+3 h2 ↑
Dušična kiselina (hno₃):
Pasivira površinu zbog stvaranja sloja silicijevog dioksida, usporavajući daljnju reakciju.
4. Reaktivnost na alkalije
Strong alkalis (NaOH, KOH):
Reagirati sa silicijum da formira silikate i vodik:
Si +2 NaOH+H2O → Na2sio 3+2 H2 ↑
Željezo u alkalnim otopinama praktički ne reagira.
5. Svojstva smanjenja agenata
Visoka sposobnost smanjenja:
Silicij u Ferrosiliconu djeluje kao snažno redukcijsko sredstvo u metalurškim procesima:
Proizvodnja magnezija (PIDGEON PROCES):
2mgo (kalcinirani dolomit)+FESI → 2mg ↑+ca2sio 4+ Fe
Čelik: Smanjuje željezni oksidi (FEO) i druge nečistoće u rastopljenom čeliku.
6. Interakcija s toksinima
Stvaranje šljake: U procesu topljenja čelika,
Ferrosilicon reagira s komponentama kisika i šljake (npr. Cao, al₂o₃) kako bi formirao složene silikate:
Sio 2+ cao → casio3 (komponenta šljake).
Tekućina od šljake: Regulira viskoznost šljake za učinkovito uklanjanje nečistoće.
7. Utjecaj ugljika i nečistoća
Udio ugljika:
Ocjene s niskim udjelom ugljika (c manje od ili jednake 0. 2%) minimiziraju nenamjerno karburiziranje čelika.
Visoki sadržaj ugljika može dovesti do stvaranja karbida (npr. SIC) na povišenim temperaturama.
Aluminij (al):
Povećava deoksidaciju, ali može tvoriti nepoželjna uključenja glinice (al₂o₃) u čeliku.
Fosfor (p) i sumpor (i):
Strogo kontrolirana (<0.04% P, <0.02% S) to avoid embrittlement of the final product.
8. Toplinska stabilnost
Raspad:
It is stable under standard conditions, but decomposes at very high temperatures (>1600 stupnjeva) s oslobađanjem silicijske pare.
Reakcija s vatrostalnim mrežama:
Molt Ferrosilicon može korodirati osnovne lopove (npr. Obloge temeljene na MGO).
9. Ponašanje dopinga
Metalna kompatibilnost:
Formira eutektičke smjese s željezom, smanjujući točku taljenja.
Lako je legiran prijelaznim metalima (npr. MN, CR) za dobivanje posebnih čelika.
Sažetak ključnih reakcija
Primjena kemijske jednadžbe/rizik od reakcije
OksidacijaSi + O₂ → Sio₂ Pasivizacija, šljaka
formacijaReakcija s vodomFESI + H₂O → SIO₂ + FE (OH) ₓ + H₂ ↑ vodik
opasnost od eksplozijeSPOSIJA KILINE FESI+ HCl → FECL₂ + Sicl₄ + H₂ ↑ Analitičko otapanje, H₂
izolacijaSmanjenje (MGO)2mGO + FESI → 2MG ↑ + CA₂SIO₄ + FE Magnezijev proizvodnju (Pidgeon)
Praktične posljedice
Skladištenje: Mora biti suho kako bi se spriječilo stvaranje H₂.
Čelik: Snažna deoksidirajuća sposobnost silicija poboljšava kvalitetu čelika.
Sigurnost: Prašina iz zdrobljenog ferosilikona vrlo je zapaljiva; Rad s njim u obliku finog praha potrebna je inertna atmosfera.
