ما هي عملية إنتاج الحديد السيليكون?

فيرو سيليكون هو سبيكة هامة تستخدم في صناعة الصلب والعمليات المعدنية الأخرى. يعد إنتاج الفيروسيليكون أيضًا عملية معقدة يمكن أن تنطوي على درجات حرارة عالية وتفاعلات كيميائية يتم التحكم فيها بإحكام. يعد فهم المواد الخام وعمليات التصنيع ومتطلبات درجة الحرارة أمرًا ضروريًا لإنتاج سبيكة الفيروسيليكون القيمة هذه بكفاءة وثبات.

ما هي المواد الخام لإنتاج الحديد والسيليكون؟

ثاني أكسيد السيليكون هو المادة الرئيسية في الفيروسيليكون، حيث يشكل 70-80% من الوزن الإجمالي. يأتي من الصخور مثل الكوارتز والحجر الرملي. يقوم عمال المناجم بتفجير هذه الصخور وإرسال القطع إلى المصانع.

في المصنع، يقوم العمال بسحق الصخور وطحنها وغسلها وتجفيفها لإزالة الشوائب. ثم يقومون بتسخين ثاني أكسيد السيليكون النظيف مع مواد الكربون في أفران كهربائية لصنع الفيروسيليكون.

مصادر ثاني أكسيد السيليكون

غالبًا ما يأتي ثاني أكسيد السيليكون من رواسب الكوارتز والحجر الرملي في أعماق الأرض أو بالقرب من السواحل. وتشمل المصادر الأخرى الصوان والأرض الدياتومي والرماد البركاني.

يتمتع كل مصدر بخصائص فريدة تؤثر على ملاءمته لإنتاج الفيروسيليكون. على سبيل المثال، يحتاج الرمل الذي يحتوي على الكثير من شوائب الحديد أو أكسيد الألومنيوم إلى تنظيف إضافي.

عملية التعدين

ومن أجل استخراج السيليكون، يقوم العمال بالحفر في طبقات الصخور التي تحتوي على السيليكون. يستخدمون المتفجرات لتكسير الصخور إلى قطع أصغر. وفي المصنع، يقومون بفصل السيليكون عن المعادن الأخرى باستخدام طرق مثل الفصل بالجاذبية أو الفرز المغناطيسي.

مادة ثانوية لإنتاج السيليكون الحديدي: الكربون

تعمل المواد الكربونية كعوامل اختزال في إنتاج الفيروسيليكون. تتفاعل مع الأكسجين الموجود في ثاني أكسيد السيليكون عند درجات حرارة عالية. هناك مصدران شائعان للكربون هما:

  1. الكربون القائم على الفحم (55-75% الكربون الثابت)
  2. فحم الكوك (حوالي 90% الكربون الثابت)

توفر هذه المواد الحرارة للتفاعلات الكيميائية والكربون لتشكيل روابط جديدة في السبيكة.

تحضير المواد الكربونية

يحتاج الفحم الناتج من المناجم إلى التكسير والطحن والتجفيف قبل الاستخدام. ويحتاج فحم الكوك، الذي يتم تصنيعه عن طريق تسخين الفحم بدون هواء، إلى تحضير أقل. إنها بالفعل قطع كبيرة، مما يسهل نقلها.

تحتاج بعض الأفران الحديثة إلى أحجام وأنواع معينة من الكربون، حسب تصميمها.

خصائص ثاني أكسيد السيليكون

ثاني أكسيد السيليكون، أو السيليكا، غني بالسيليكون. ويوجد بأشكال عديدة مثل الكوارتز والرمل والبلورات. هيكلها يجعلها صلبة ومقاومة للحرارة، ومثالية لإنتاج الفيروسيليكون.

يمكن للسيليكا أن تتحمل الحرارة الشديدة دون أن تذوب أو يتغير شكلها. وهذا يساعد في الصهر، حيث يعمل كتدفق لتقليل أكاسيد المعادن. كما أنه يقاوم التمدد الحراري والصدمات، مما يجعله مستقرًا في البيئات عالية الحرارة مثل أفران الصهر.

تنقية ثاني أكسيد السيليكون

ثاني أكسيد السيليكون النقي أمر بالغ الأهمية للحصول على جودة عالية الفيروسيليكون. يقوم العمال بتنظيفه باستخدام أحماض قوية مثل حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك. هذا يزيل الشوائب مثل أكسيد الحديد وأكسيد الألومنيوم.

بعد التنظيف، يقومون بطحن ثاني أكسيد السيليكون إلى مسحوق ناعم. وهذا يزيد من مساحة سطحه للتفاعلات الكيميائية ويضمن الخلط المتساوي. يستخدمون طرقًا مثل الطحن الكروي أو الطحن النفاث للحصول على حجم الجسيمات المناسب.

أنواع المواد الكربونية

مادتا الكربون الرئيسيتان للفيروسيليكون هما الفحم وفحم الكوك. الفحم هو صخرة طبيعية، بينما يأتي فحم الكوك من تسخين الفحم بدون هواء. كلاهما يوفر الكربون للتفاعلات الكيميائية. ويعتمد الاختيار بينهما على التوفر والتكلفة وجودة المنتج المرغوبة.

الفحم مقابل فحم الكوك

الفحم متاح على نطاق واسع وأرخص من فحم الكوك. ومع ذلك، فهو يحتوي على المزيد من الشوائب التي يمكن أن تؤثر على جودة الفيروسيليكون. يعتبر فحم الكوك أنقى ويوفر مصدرًا أكثر موثوقية للكربون. يخلق هيكلها المسامي درجات حرارة أعلى عند الاحتراق، مما يؤدي إلى تفاعلات أكثر كفاءة.

معالجة المواد الكربونية

يمر كل من الفحم وفحم الكوك بعدة خطوات قبل استخدامهما في إنتاج الفيروسيليكون. يقوم العمال بسحق وفحص الفحم الخام لإزالة الشوائب مثل الصخور والمعادن.

كيف يتم تصنيع السيليكون الحديدي؟

يتم تصنيع الفيروسيليكون من خلال عملية تسمى الاختزال الكربوثيرمي. فيما يلي نظرة عامة مبسطة على عملية التصنيع:

تحضير المواد الخام:

يتم سحق ثاني أكسيد السيليكون (الكوارتز أو السيليكا) وحجمه.
يتم تحضير المواد الكربونية (الفحم أو فحم الكوك أو الفحم النباتي).
يضاف خام الحديد أو الحديد الخردة كمصدر للحديد.

شحن الفرن:

يتم خلط المواد الخام من الحديد والسيليكون بنسب مناسبة.
ثم يتم إدخال هذا الخليط في فرن القوس الكهربائي.

صهر:

يتم تسخين الفرن إلى درجات حرارة عالية جدًا (1600-2000 درجة مئوية).
يمر التيار الكهربائي عبر الأقطاب الكهربائية، مما يشكل قوسًا يذيب الخليط.

تفاعل كيميائي:

عند درجات الحرارة المرتفعة، يختزل الكربون ثاني أكسيد السيليكون إلى السيليكون العنصري.
ويتحد السيليكون مع الحديد ليتكون الحديد والسيليكون.

التنصت:

يتم استغلال (سكب) السيليكون الحديدي المنصهر من الفرن.

التبريد والسحق:

يتم تبريد السبيكة وتصلبها.
ثم يتم سحقها إلى الحجم المطلوب للبيع أو لمزيد من المعالجة.

رقابة جودة:

يتم اختبار المنتج النهائي للتأكد من مطابقته للمواصفات المطلوبة.

يمكن تعديل هذه العملية لإنتاج درجات مختلفة من السيليكون الحديدي بمحتوى سيليكون مختلف، يتراوح عادةً من 15% إلى 90% silicon.

في أي درجة حرارة يتم إنتاج الفيروسيليكون؟

قد يقومون بغسل فحم الكوك لإزالة المزيد من الشوائب، ثم تفحيمه من خلال درجة lso أو خلط فحم الكوك لتلبية متطلبات محددة قبل إضافته إلى الفرن مع ثاني أكسيد السيليكون لصنع حديد السيليكون.

عادة ما يتم إنتاج الحديد والسيليكون عند درجات حرارة عالية جدًا. على الرغم من أنني لا أملك رقمًا دقيقًا، إلا أن عملية الإنتاج تتم عمومًا عند درجات حرارة تتراوح بين 1600 درجة مئوية إلى 2000 درجة مئوية (2912 درجة فهرنهايت إلى 3632 درجة فهرنهايت) في أفران القوس الكهربائي.
درجات الحرارة القصوى هذه ضرورية من أجل:

تذوب المواد الخام (ثاني أكسيد السيليكون ومصادر الكربون)
تمكين الاختزال الكيميائي لثاني أكسيد السيليكون إلى السيليكون العنصري
اسمح للسيليكون بالسبائك مع الحديد

يمكن أن تختلف درجة الحرارة الدقيقة اعتمادًا على عوامل مثل:

الدرجة المحددة من الفيروسيليكون التي يتم إنتاجها
كفاءة الفرن
نقاء المواد الخام

من المهم ملاحظة أن الحفاظ على التحكم الدقيق في درجة الحرارة أمر بالغ الأهمية لإنتاج جودة عالية الحديد والسيليكون مع محتوى وخصائص السيليكون المطلوبة.

نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة عبر الإنترنت. بموافقتك، فإنك تقبل استخدام ملفات تعريف الارتباط وفقًا لسياسة ملفات تعريف الارتباط الخاصة بنا.

إغلاق النافذة المنبثقة
تم حفظ إعدادات الخصوصية!
إعدادات الخصوصية

عند زيارتك لأي موقع ويب، قد يقوم بتخزين أو استرداد معلومات على متصفحك، غالبًا في شكل ملفات تعريف الارتباط. التحكم في خدمات ملفات تعريف الارتباط الشخصية الخاصة بك هنا.

رفض كافة الخدمات
يحفظ
قبول كافة الخدمات
افتح إعدادات الخصوصية
سعر
بريد إلكتروني
واتس اب