Ferrosilicon gamybos metodai daugiausia grindžiami aukštos temperatūros redukcijos reakcijomis. Pagrindinis procesas yra silicio dioksido (SiO₂) ir geležies redukcija elektrinėje krosnyje, naudojant anglies redukuojančią medžiagą, kad būtų pagamintas ferrosilicon lydinys.
1. Žaliavų paruošimas
Silicio dioksidas (SiO₂):
Reikalavimai: silicio dioksido kiekis didesnis arba lygus 97%, mažo priemaišų kiekis (pvz., Al₂o₃, CaO), siekiant užtikrinti silicio grynumą.
Išankstinis gydymas: susmulkinimas į 5-50 mm daleles, kad padidintumėte reakcijos efektyvumą.
Geležies šaltinis:
Paprastai naudojami plieniniai laužai, geležies paraiškos arba geležies rūda (pvz., Magnetitas).
Geležies vaidmuo: veikia kaip silicio nešėjas, sumažina reakcijos temperatūrą ir sudaro lydinį.
Anglies mažinimo agentas:
Koksas (pageidautina): didelis fiksuoto anglies kiekis (didesnis arba lygus 80%), mažas pelenų kiekis (mažesnis arba lygus 10%).
Kiti: medžio anglies, naftos koksas (brangesnis, už specialius reikalavimus).
Pagalbinės žaliavos:
plieninis laužas (siekiant reguliuoti krosnies oro pralaidumą), kalkės (srautas, sumažinti šlako klampumą).
2. Pagrindinė įranga - panardinta lanko krosnis (elektrinė lanko krosnis)
Krosnies tipas:
Atidarykite arba uždarą lanko krosnį, esant srautui, o uždaras tipas yra pagrindinis tipas (ekologiškas ir aukštas šiluminės energijos kiekis).
Talpa: Paprastai 10-50 MW, didelė krosnies talpa iki 100, 000 tonos per metus.
Elektrodai:
Savarankiškai iškepti elektrodai arba grafito elektrodai iki 1,5 metro skersmens, kurie perduoda elektrinę energiją giliai į krosnies krūvį.
Viryklės dizainas:
Ugniai atsparios medžiagos pamušalas (pvz., Anglies plyta, magnezijos plyta) atspari aukštai temperatūrai (1800-2000 laipsnis).
3. Gamybos procesas
(1) dozavimas ir pakrovimas
Sumaišykite silicio dioksidą, geležies, kokso ir pagalbines žaliavas santykiu (pvz., Silicio dioksidas: koksasand 3: 1).
Krovimas pagal sluoksnį: koksas apačioje, silicio dioksido mišinys ir geležies šaltinis viršuje, kad būtų išlaikytas oro pralaidumas krosnyje.
(2) aukštos temperatūros redukcijos reakcija
Reakcijos temperatūra: 1600 ~ 2000 laipsnis, energija tiekia elektriniu lanku ir varžiniu šildymu.
Pagrindinės cheminės reakcijosyra:
SIO 2+2 C → Si +2 Co ↑ (pagrindinė reakcija) FeO+C → Fe+Co ↑ (geležies šaltinio mažinimas).
Nepageidaujamos reakcijos: Susidaro nedideli tarpinių produktų, tokių kaip SIC ir Fesi₂, kiekiai. Būtina kontroliuoti krosnies temperatūrą, kad būtų išvengta per didelio karbonizacijos.
(3) tirpimas ir delaminimas
Sumažintas silicis ir geležis sudaro lydinio lydalą (tankis apie 5,2 g\/cm³), kuris pasineria į krosnies dugną.
Šlanas (daugiausia susidedantis iš Cao-Sio₂-al₂o₃) plūduriuoja į viršų ir reguliariai išleidžiamas.
(4) Paliavimas ir liejimas
Išlydytas ferrosiliconas patenka į kėlinį per išleidimo angą.
Jis pilamas į luitus arba granuliuotą (vandens gesinimas naudojamas granuliuotam ferrosilikonui gauti).
(5) rafinavimas (neprivalomas)
Deguonies\/argono apsivalymas: Sumažina priemaišas, tokias kaip aliuminis ir kalcis, todėl susidaro mažai aliuminio ferozilikonas (pvz.
Slago formavimo agento pridėjimas: tolesnis priemaišų atskyrimas.
4. Energijos suvartojimas ir energijos reikalavimai
Elektros energijos suvartojimas:
Norint gaminti 1 toną ferrosilicon, 8, 000-9, 000 kWh elektros energijos, tai yra 60-70% visų išlaidų.
Energijos šaltiniai: Daugelis jų yra vietose, kuriose yra daug hidroelektrinės (pvz., Yunnan, Kinija ir Norvegija).
Energijos taupymo technologijos:
Atliekų šilumos atkūrimas (išmetamųjų dujų naudojimas pašildymui žaliavoms).
Uždaro tipo elektrinės krosnys sumažina šilumos nuostolius.
5. Aplinkos apsaugos priemonės
Išmetimo dujų apdorojimas:
Uždarytos elektrinės krosnys surenka CO dujas (kurias galima sudeginti gaminant elektrą arba naudojamos kaip cheminė žaliava).
Krepšio filtrai užfiksuoja dulkes (įskaitant SiO₂ daleles, kurios naudojamos gaminant statybines medžiagas).
Nuotekų valymas:
Granuliniai ferozilikono vandens nuotekas reikia perdirbti, kad būtų išvengta silicio miltelių taršos.
Kietųjų atliekų šalinimas:
Šlanas gali būti naudojamas kelių tiesimui arba kaip cemento priedas.
6. Specialūs gamybos procesai
(1) Tiesioginis metodas (vieno žingsnio metodas)
Tuo pačiu metu redukcija silicio dioksido ir geležies, tinkančios žemai ir vidutinėms ir vidutinėms veislėms (pvz., FESI45).
Privalumai: paprastas procesas, mažos išlaidos; Trūkumai: prasta priemaišų kontrolė.
(2) Netiesioginis metodas (dviejų pakopų metodas)
Pirma, gaminamas pramoninis silicis (SI, didesnis arba lygus 98%), tada jis išlydytas geležies, kad būtų gautas aukštai skirtas ferrosilikonas (pvz., FESI90).
Privalumai: didesnis grynumas; Trūkumai: padidėjusios energijos suvartojimo.
7. Pasaulio gamybos savybės
Kinija:
Tai sudaro daugiau nei 60% pasaulio gamybos pajėgumų, sutelktų į šiaurės vakarų (Ningxia, Vidinės Mongolijos) ir Pietvakarių (Yunnan) hidroenergetikos regionus.
Pastaraisiais metais mažos ir pasenusios krosnys (<25,000 kVA) have been decommissioned due to the impact of the "dual carbon" policy.
Norvegija\/Rusija:
Švaros energijos (hidroenergetikos\/branduolio) panaudojimas didelei pridėtinės vertės ferrosilikonui gaminti (pvz., Žemo aliuminio FESI75).
8. Technologiniai iššūkiai ir naujovės
Žaliavų pakeitimas: Bandymai pakeisti koksą biomasės angomis, siekiant sumažinti anglies išmetimą.
Intelektuali kontrolė:
Ingredientų ir orkaitės temperatūros optimizavimas naudojant dirbtinį intelektą, siekiant pagerinti energijos efektyvumą (pvz., 5-10% energijos suvartojimo sumažėjimas).
Vandenilio metalurgijos testai:
Tyrimas dėl galimybės naudoti vandenilį daliniai anglies mažinimo agentų pakeitimui, siekiant pasiekti draugiškumą aplinkoje (vis dar laboratorinių tyrimų stadijoje).