Ferrosilikón (FESI) vykazuje rôzne chemické vlastnosti vďaka svojim hlavným komponentom-sikronu(Si)aželezo (FE)-a štruktúra zliatiny. Jeho reaktivita je ovplyvnená obsahom kremíka (typicky 45-90% Si), nečistotami (napr. Al, C, CA) a podmienkami prostredia. Nasledujú hlavné chemické vlastnosti:
1. Oxidačné správanie
Reaktivita s kyslíkom:
Silikón je výhodne oxidovaný vo vzduchu alebo v prostredí bohatých na kyslík:
Si+O2 → SIO2 (ΔH<0, exothermic reaction).
Pasivácia povrchu: Tenká vrstvaSIO₂(oxid kremičitý) sa tvorí na povrchu a chráni zliatinu pred ďalšou oxidáciou pri miernych teplotách.
Oxidácia vysokej teploty: Pri teplotách nad 1200 stupňov sa oxidácia zrýchľuje a vytvára zmesi FEO a SIO₂.
2. Reakcia s vodou/vlhkosťou
Tvorba vodíka:
Ferrosilikón reaguje pomaly s vodou alebo vlhkosťou na uvoľňovanie plynu vodíka (H₂), najmä za alkalických podmienok:
FESI +4 H2O → Fe (OH) 3+ sio 2+2 H2 ↑
Nebezpečenstvo: Akumulácia vodíka predstavuje nebezpečenstvo výbuchu; Skladovanie vyžaduje suché, vetrané prostredie.
Rýchlostné faktory: Vyšší obsah kremíka a menšie častice zvyšujú rýchlosť reakcie.
3. Reaktivita kyseliny
Silné kyseliny (HCl, H₂so₄):
Rozpustite ferrosilikón, uvoľňuje vodík a formuje kremičitany a železné soli:
FESI +6 HCL → FECL 2+ sicl 4+3 H2 ↑
Kyselina dusičná (HNO₃):
Pasívne povrch v dôsledku tvorby vrstvy oxidu kremičitého a spomaľuje ďalšiu reakciu.
4. Reaktivita na alkalis
Silné alkalis (NaOH, KOH):
Reagujte s kremíkom za vzniku kremičitanov a vodíka:
Si +2 NaOH+H2O → Na2sio 3+2 H2 ↑
Železo v alkalických roztokoch prakticky nereaguje.
5. Vlastnosti redukčných látok
Vysoká redukcia schopnosti:
Kremík vo ferrosilikóne pôsobí ako silné redukčné činidlo v metalurgických procesoch:
Produkcia horčíka (proces Pidgeon):
2mgo (kalcinovaný dolomit)+FESI → 2mg ↑+Ca2sio 4+ fe
Výroba ocele: Znižuje oxidy železa (FEO) a ďalšie nečistoty v roztavenej oceli.
6. Interakcia s toxínmi
Tvorba trosiek: V procese tavenia ocele,
Ferrosilikón reaguje s komponentmi kyslíka a trosky (napr. Cao, al₂o₃) za vzniku komplexných kremičitanov:
Sio 2+ cao → casio3 (komponent trosky).
Troska: Reguluje viskozitu trosky na efektívne odstránenie nečistoty.
7. Vplyv uhlíka a nečistôt
Obsah:
Nízko-uhlíkové stupne (C menšie alebo rovné 0. 2%) minimalizujú neúmyselné karburizácie v oceli.
Vysoký obsah uhlíka môže viesť k tvorbe karbidov (napr. SIC) pri zvýšených teplotách.
Hliník (al):
Zvyšuje deoxidáciu, ale môže vytvárať nežiaduce inklúzie hlinitého (al₂o₃) v oceli.
Fosfor (P) a síra (S):
Prísne kontrolované (<0.04% P, <0.02% S) to avoid embrittlement of the final product.
8. Tepelná stabilita
Rozklad:
It is stable under standard conditions, but decomposes at very high temperatures (>1600 stupňov) s uvoľňovaním kremíkovej pary.
Reakcia s refraktórnosťou:
Roztavený ferrosilikón môže korodovať základné refraktózie (napr. Podšívky na báze MGO).
9. Dopingové správanie
Kompatibilita:
Vytvára eutektické zmesi so železom, čím sa znižuje bod topenia.
Ľahko sa leguje s prechodnými kovmi (napr. MN, CR), aby sa získalo špeciálne ocele.
Zhrnutie kľúčových reakcií
Aplikácia/riziko reakcie typu chemickej rovnice
OxidáciaSI + O₂ → SIO₂ pasivácia, troska
formovanieReakcia s vodouFESI + H₂o → Sio₂ + Fe (OH) ₓ + H₂ ↑ Vodík
nebezpečenstvo výbuchuKyslé rozpustenie FESI+ HCI → FECL₂ + SICL₄ + H₂ ↑ Analytické rozpustenie, H₂
izoláciaRedukcia (MGO)2MGO + FESI → 2 mg ↑ + CA₂sio₄ + Fe Produkcia horčíka (Pidgeon)
Praktické následky
Ukladanie: Musí byť suchý, aby sa zabránilo tvorbe H₂.
Výroba ocele: Silná deoxidizačná schopnosť kremíka zlepšuje kvalitu ocele.
Bezpečnosť: Prach z drveného ferrosilikónu je vysoko horľavý; Práca s ním vo forme jemného prášku vyžaduje inertnú atmosféru.
