Definición de ferrosilicio
Ferro silicioes una aleación de hierro compuesta principalmente de silicio (Si) y hierro (Fe), que contiene trazas de impurezas como carbono (C), fósforo (P) y azufre (S). Sirve como una aleación de hierro funcional versátil en la industria del acero, el sector de la fundición y los nuevos campos energéticos. Su valor fundamental radica en aprovechar las fuertes propiedades reductoras y la alta resistividad del silicio para lograr objetivos de desoxidación, inoculación y aleación.
El silicio exhibe propiedades químicas altamente reactivas, actuando como un potente agente reductor. Su estabilidad dentro de las aleaciones minimiza las tasas de quemado-cuando se añade al acero o hierro fundido, lo que permite una transferencia eficiente del silicio. La presencia de hierro reduce la fragilidad del silicio, lo que facilita la trituración, el transporte y la dosificación precisa. Esto convierte al ferro-silicio en la forma principal de bajo-costo para la utilización del silicio industrial.
Proceso de producción central de ferrosilicio
- Preparación de Materia Prima:Triture la piedra de sílice (contenido de SiO₂ mayor o igual al 97%) hasta 50-100 mm, mezcle proporcionalmente con mineral de hierro (contenido de Fe mayor o igual al 90%) y coque (carbón fijo mayor o igual al 85%, que sirve como agente reductor).
- Fundición a alta temperatura-:Las materias primas mezcladas se introducen en un horno de arco eléctrico. El calentamiento mediante el arco generado por los electrodos desencadena la reacción del núcleo: el carbono reduce el cuarzo a silicio, que luego se combina con el hierro para formar ferrosilicio.
- Extracción y refinación de hierro:Una vez finalizada la fundición, el ferrosilicio fundido se extrae del fondo del horno. Después de enfriar, se tritura en grumos o se granula según sea necesario. Las impurezas de la superficie se eliminan para producir ferrosilicio acabado.
Cuatro aplicaciones principales del ferrosilicio
Fundición de acero
El oxígeno residual en el acero fundido reduce su dureza y provoca defectos como agujeros de gas e inclusiones. El silicio en ferrosilicio actúa como un fuerte desoxidante, reaccionando preferentemente con el oxígeno del acero fundido para formar dióxido de silicio. Este dióxido de silicio se combina con el óxido de calcio en el acero para crear escoria de silicato de calcio, que flota hacia la superficie y se separa durante la sedimentación del acero fundido.
Industria de fundición
El ferro-silicio sirve como inoculante indispensable en la producción de hierro fundido. Durante la solidificación, el enfriamiento directo del hierro fundido puede causar hierro fundido blanco, lo que hace que las piezas fundidas sean inviables. La adición de ferro-silicio promueve la formación de escamas finas y uniformes o grafito esferoidal, lo que previene el hierro fundido blanco. También complementa el contenido de silicio, mejorando la resistencia, dureza y resistencia al desgaste del hierro fundido.
Producción de ferroaleaciones
El ferrosilicio sirve como agente reductor eficaz en la fundición de otras ferroaleaciones, como el ferromanganeso, el manganeso metálico y el ferrocromo con medio y bajo contenido de carbono-. Por ejemplo, la producción de ferromanganeso con niveles medios- y bajos-de carbono no se puede lograr directamente con la reducción de carbono. En cambio, el silicio procedente del ferrosilicio se utiliza para reducir el mineral de manganeso. El fuerte poder reductor del silicio sin introducir carbono permite la producción de ferromanganeso de alta-calidad, bajo-carbono y bajo-fósforo que satisface las demandas de los grados de acero premium.
Aplicaciones no-de acero
El ferrosilicio de alta-pureza sirve como materia prima para ánodos basados en-silicio. Después de la purificación y modificación, mejora la densidad de energía de la batería de litio. El ferrosilicio de pureza ultra-alta- (contenido de silicio mayor o igual al 99,9%) se somete a una purificación química para producir polisilicio. Agregar pequeñas cantidades de ferrosilicio a los recubrimientos de las varillas de soldadura previene la oxidación de la soldadura y mejora las propiedades mecánicas.
A pesar del alto consumo de energía que implica la producción de ferrosilicio, su papel insustituible en aplicaciones industriales lo convierte en un material básico indispensable tanto en la cadena de la industria siderúrgica como en la nueva cadena de la industria energética.
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