תהליך ייצור פרוסיליקון: חומרי גלם, טכנולוגיית תנור ושלבי ייצור

1. מהו פרוסיליקון?

Ferrosilicon (FeSi) הוא סגסוגת סיליקון ברזל- המיוצרת על ידי הפחתת סיליקה (SiO₂) עם חומרי פחמן בכבשן חשמלי. זוהי אחת מסגסוגות הברזל החשובות ביותר המשמשות בתעשיית הפלדה.

תכולת הסיליקון של פרוסיליקון נעה בדרך כלל בין15% עד 90%, עם ציונים מסחריים נפוצים כולל:

FeSi45

FeSi65

FeSi72

FeSi75

FeSi90

פרוסיליקון משמש בעיקר כ:

מסיר חמצון בייצור פלדה

תוסף סגסוגת סיליקון

חומר גלם לייצור סגסוגות מגנזיום

חומר חיסון ביציקת ברזל

שרשרת הייצור הבסיסית היא:

קוורציט → הפחתת סיליקון → ברזל-סגסוגת סיליקון → מוצרי פרוסיליקון

---

2. חומרי גלם לייצור פרוסיליקון

ייצור פרוסיליקון דורש חומרי גלם שנבחרו בקפידה כדי לשלוט בהתאוששות הסיליקון, צריכת האנרגיה ואיכות הסגסוגת.

2.1 קוורציט (מקור סיליקון)

קוורציט הוא המקור העיקרי לסיליקון דו חמצני (SiO₂).

דרישות:

תכולת SiO₂ גבוהה

רמות נמוכות של טומאה

גודל חלקיקים מתאים

יציבות תרמית טובה

במהלך הייצור, הסיליקה מופחתת לסיליקון באמצעות הפחתת פחמימות.

---

2.2 חומרי פחמן (חומר מפחית)

חומרי פחמן מספקים את כוח ההפחתה הנדרש כדי להסיר חמצן מסיליקה.

מקורות פחמן נפוצים:

קולה מתכתי

קולה נפט

פֶּחָם

פֶּחָם

גורמי איכות חשובים:

תכולת פחמן קבועה

תוכן אפר

תכולת גופרית

תגובתיות

חומרי פחמן דלי-אפר עוזרים לשפר את איכות הברוזיליקון.

---

2.3 מקור ברזל

מוסיפים ברזל כדי לשלב עם סיליקון וליצור את סגסוגת Fe-Si.

מקורות ברזל נפוצים:

גרוטאות פלדה

שבבי ברזל

עפרת ברזל

סולם מיל

כמות הברזל קובעת את דרגת הסיליקון הסופית.

---

3. תהליך ייצור פרוסיליקון

פרוסיליקון מודרני מיוצר בעיקר באמצעות אתנור קשת שקוע (SAF).

התהליך המלא כולל:

הכנת חומר גלם

טעינת תנור

הפחתה קרבותרמית

היווצרות סגסוגת

הקשה ויציקה

ריסוק והקרנה

---

4. הכנת חומר גלם

לפני הכניסה לכבשן:

קוורציט נמעך ומסנן

קולה מוכן לפי דרישות הפחמן

חומרי ברזל מנוקים ומגודלים

החומרים מעורבבים בהתאם לדרגת סגסוגת היעד.

לְדוּגמָה:

מפיקFeSi75דורש יחס סיליקה גבוה יותר בהשוואה לדרגות סיליקון נמוכות יותר.

יחס התערובת משפיע על:

שחזור סיליקון

צריכת פחמן

יעילות תנור

הרכב כימי סופי

---

5. ייצור תנור קשת שקוע

5.1 טעינת תנור

התערובת המוכנה נטענת ברציפות לתוך תנור הקשת השקוע.

התנור מכיל:

אלקטרודות גרפיט

גוף תנור מרופד- בפחמן

עמודת חיוב חומר גלם

האלקטרודות קבורות בתוך המטען, ויוצרות חימום התנגדות.

---

5.2 תגובת הפחתת פחמימות

התגובה הכימית העיקרית היא:

SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑

בטמפרטורות גבוהות:

פחמן מסיר חמצן מסיליקה

מיוצר סיליקון

הסיליקון מתמוסס לברזל מותך

נוצרת סגסוגת פרוסיליקון

אזור התגובה של התנור פועל בדרך כלל מעל:

1800 מעלות

עם טמפרטורות גבוהות יותר סביב אזור קשת האלקטרודות.

---

6. היווצרות סגסוגת פרוסיליקון

הסיליקון המיוצר מגיב עם ברזל:

Fe + Si → Fe-סגסוגת Si

על ידי שליטה:

כמות תחמוצת סיליקון

יחס פחמן

תוספת ברזל

טמפרטורת התנור

יצרנים מייצרים דרגות שונות:

FeSi45

FeSi65

FeSi72

FeSi75

FeSi90

---

7. הקשה והטלה

לאחר יצירת סגסוגת מספקת:

פרוסיליקון מותך מוגז מהכבשן

זה זורם לתוך תבניות יציקה

הסגסוגת מתקררת ומתמצקת

בלוקים מוכנים לעיבוד

תהליך הקירור משפיע על:

מִבְנֶה

ביצועים מוחצים

גודל המוצר

---

8. ריסוק והקרנה

לאחר התמצקות:

בלוקי פרוסיליקון מעובדים לגדלים הנדרשים.

צורות נפוצות:

טופס מוצר	שימוש אופייני
גושים 10-50 מ"מ	תוספת לייצור פלדה
גרגירים 0-3 מ"מ	יישומי יציקה
אֲבָקָה	יישומי סגסוגת מיוחדים

בחירת גודל החלקיקים תלויה ב:

סוג תנור

שיטת הוספה

דרישות פירוק

---

9. טכנולוגיות ייצור פרוסיליקון עיקריות

9.1 תנור קשת שקוע (SAF)

השיטה התעשייתית השלטת.

יתרונות:

כושר ייצור גדול

יעילות תרמית גבוהה

הרכב סגסוגת יציב

מתאים לייצור FeSi72/75

---

9.2 תנור קשת חשמלי (EAF)

משתמש בחימום קשת חשמלי.

יישומים:

יחידות ייצור קטנות יותר

ייצור סגסוגת מיוחדת

---

9.3 שיטת תנור פיצוץ

בשימוש היסטורי עבור כמה סגסוגות ברזל.

עם זאת, הוא משמש לעתים רחוקות לייצור פרוסיליקון מודרני בגלל:

יעילות נמוכה יותר

אתגרי בקרת טומאה גבוהים יותר

גמישות כיתה מוגבלת

---

10. ייצור דרגות פרוסיליקון נפוצות

צִיוּן	תוכן סיליקון	יישומים אופייניים
FeSi45	40-47% סי	יציקה וסגסוגת כללית
FeSi65	63-68% סי	דה חמצון של פלדה
FeSi72	70-75% סי	ייצור פלדה כללי
FeSi75	72–80% סי	ייצור פלדה- באיכות גבוהה
FeSi90	גדול או שווה ל-87% Si	יישומים מיוחדים

---

11. בקרת איכות במהלך הייצור

איכות פרוסיליקון תלויה הן בהרכב הכימי והן בתכונות הפיזיקליות.

בדיקה כימית

פרמטרים עיקריים:

אֵלֵמֶנט	חֲשִׁיבוּת
סיליקון (Si)	קובע ציון
אלומיניום (אל)	שולט על ניקיון הפלדה
סידן (Ca)	משפיע על התנהגות הכללה
פחמן (C)	משפיע על איכות הסגסוגת
זרחן (P)	חייב להיות בשליטה
גופרית (S)	חייב להיות בשליטה

---

בדיקה פיזית

לְרַבּוֹת:

התפלגות גודל החלקיקים

הוֹפָעָה

צפיפות נפח

מצב האריזה

יש לאמת מוצרים על פי תקנים כגון:

GB/T 2272

ומפרטי הלקוח.

---

12. בקרת אנרגיה וסביבה

ייצור פרוסיליקון הוא תהליך-עתיר אנרגיה.

צמחים מודרניים משפרים את היעילות באמצעות:

שחזור גז תנור

התנור מייצר גז עשיר ב-CO-, אותו ניתן לאסוף ולעשות שימוש חוזר.

הטבות:

שחזור אנרגיה

פליטות מופחתות

יעילות משופרת

בקרת אבק

שימוש במתקני ייצור:

מסנני Baghouse

מערכות איסוף אבק

מערכות טעינה סגורות

לשלוט בפליטת חלקיקים.

---

13. Ferrosilicon VS Silicon Metal

השוואה	פרוסיליקון	מתכת סיליקון
הרכב ראשי	ברזל + סיליקון	סיליקון בטוהר- גבוה
תכולת סיליקון	15–90%	בדרך כלל גדול או שווה ל-97%
תכולת ברזל	לְהַצִיג	נמוך מאוד
יישום ראשי	ייצור פלדה	אלומיניום, סיליקון, שמש
ייצור חומרי גלם	קוורץ + קולה + ברזל	קוורץ + קולה

מדריך לבחירה:

מפעלי פלדה בדרך כלל בוחריםפרוסיליקוןעבור deoxidation וסגסוגת.

תעשיות כימיות ופוטו-וולטאיות דורשות בדרך כללמתכת סיליקון.

---

14. יישומים של Ferrosilicon

תעשיית הפלדה

פונקציות עיקריות:

הסרת חמצן

סגסוגת סיליקון

שיפור חוזק הפלדה

יישומים:

פלדה מבנית

נירוסטה

פלדת כלי

פלדה חוזק- גבוה

---

תעשיית היציקה

פרוסיליקון משמש כחומר חיסון לברזל יצוק.

הטבות:

היווצרות גרפיט משופרת

איכות ליהוק טובה יותר

פגמים מופחתים

---

ייצור מגנזיום

FeSi משמש בתהליך Pidgeon לייצור סגסוגות מגנזיום.

---

15. אריזה ואחסון

אריזות יצוא נפוצות:

אריזה	בַּקָשָׁה
1 שקיות ג'מבו MT	משלוח בתפזורת
תופי פלדה	דרישות מיוחדות
תיקים בהתאמה אישית	צרכי הלקוח

אִחסוּן:

לשמור יבש

הימנע מזיהום

הגן מפני לחות מוגזמת

---

16. מדריך לרכישת פרוסיליקון

לפני רכישת פרוסיליקון, הקונים צריכים לאשר:

מפרט מוצר

לְפַרֵט:

ציון (FeSi75, FeSi72 וכו')

תכולת סיליקון

גבולות טומאה

גודל החלקיקים

אריזה

מסמכי הספק

בַּקָשָׁה:

תעודת ניתוח (COA)

תעודת מבחן מיל

דו"ח בדיקה

SDS

ספק אמין צריך לספק הרכב כימי עקבי ויכולת משלוח יציבה.

---

17. שאלות נפוצות

איך מיוצר פרוסיליקון?

פרוסיליקון מיוצר על ידי הפחתת קוורציט (SiO₂) עם חומרי פחמן בכבשן קשת שקוע, ולאחר מכן שילוב של סיליקון עם ברזל.

באילו חומרי גלם משתמשים לייצור FeSi?

חומרי הגלם העיקריים הם מקורות קוורציט, קוק וברזל כמו גרוטאות פלדה.

מה ההבדל בין FeSi72 ל-FeSi75?

ההבדל העיקרי הוא תכולת הסיליקון. FeSi75 מכיל רמת סיליקון גבוהה יותר והוא נפוץ בשימוש כאשר נדרשת יעילות גבוהה יותר של סגסוגת.

האם סיליקון בר זהה למתכת סיליקון?

לא. פרוסיליקון מכיל ברזל וסיליקון, בעוד שמתכת סיליקון היא מוצר סיליקון בטוהר- גבוה יותר המשמש בעיקר בתעשיות כימיות, אלומיניום וסולריות.

איזה תנור משמש לייצור פרוסיליקון?

רוב הסיליקון המסחרי מיוצר בתנורי קשת שקועים בשל יעילותם וכושר הייצור הגבוהים שלהם.