Ferrosilicon (Fesi) mempamerkan pelbagai sifat kimia kerana komponen utamanya - silikon(SI)DanBesi (Fe)- dan struktur aloi. Kereaktifannya dipengaruhi oleh kandungan silikon (biasanya 45-90% Si), kekotoran (mis. Al, C, Ca) dan keadaan alam sekitar. Berikut adalah sifat kimia utama:
1. Tingkah laku pengoksidaan
Kereaktifan dengan oksigen:
Silikon mengoksidakan lebih disukai daripada besi di udara atau dalam persekitaran yang kaya dengan oksigen:
Si+O2 → SiO2 (ΔH<0, экзотермическая реакция).
Passivation permukaan: Lapisan nipis di permukaanSio₂(Silika), yang melindungi aloi dari pengoksidaan selanjutnya pada suhu sederhana.
Pengoksidaan suhu tinggi: Pada suhu melebihi 1200 darjah, pengoksidaan mempercepatkan, membentuk campuran FeO dan SiO₂.
2. Reaksi dengan air/kelembapan
Pengeluaran hidrogen:
Ferrosilicon bertindak perlahan dengan air atau kelembapan, melepaskan gas hidrogen (H₂), terutamanya di bawah keadaan alkali:
Fesi +4 H2 O → Fe (OH) 3+SiO2 +2 H2 ↑
Bahaya: Pengumpulan hidrogen menimbulkan bahaya letupan; Penyimpanan memerlukan persekitaran yang kering dan berventilasi.
Faktor kelajuan: Kandungan silikon yang lebih tinggi dan zarah yang lebih kecil meningkatkan kadar tindak balas.
3. Kereaktifan asid
Asid kuat (HCl, H₂SO₄):
Ferrosilicon dibubarkan, melepaskan hidrogen dan membentuk silikat dan garam besi:
Fesi +6 hcl → Fecl 2+ sicl 4+3 h2 ↑
Asid nitrik (hno₃):
Melancarkan permukaan disebabkan oleh pembentukan lapisan silika, melambatkan reaksi selanjutnya.
4. Reaktiviti kepada Alkali
Alkalis yang kuat (Naoh, Koh):
Bertindak balas dengan silikon untuk membentuk silikat dan hidrogen:
Si +2 NaOH+H2 O → Na2 SIO3 +2 H2 ↑
Besi praktikal tidak bertindak balas dalam penyelesaian alkali.
5. Sifat pengurangan ejen
Kuasa pengurangan yang tinggi:
Silikon dalam ferrosilicon bertindak sebagai ejen pengurangan yang kuat dalam proses metalurgi:
Pengeluaran Magnesium (Proses Pidgeon):
2MGO (Dolomite Calcined)+Fesi → 2mg ↑+Ca2sio 4+ Fe
Pembuatan keluli: Mengurangkan oksida besi (FEO) dan kekotoran lain dalam keluli cair.
6. Interaksi dengan slags
Pembentukan Slag:
Semasa proses pembuatan keluli, ferrosilicon bertindak balas dengan komponen oksigen dan slag (mis. Cao, al₂o₃) untuk membentuk silikat kompleks:
SIO 2+ Cao → Casio3 (komponen slag).
Cecair Slag: Mengatur kelikatan sanga untuk menghapuskan kekotoran secara berkesan.
7. Kesan karbon dan kekotoran
Kandungan karbon:
Gred karbon rendah (C kurang daripada atau sama dengan 0.2%) meminimumkan karburisasi keluli yang tidak disengajakan.
Kandungan karbon yang tinggi boleh menyebabkan pembentukan karbida (contohnya) pada suhu tinggi.
Aluminium (AL):
Meningkatkan deoksidasi tetapi boleh membentuk alumina yang tidak diingini (al₂o₃) kemasukan dalam keluli.
Fosforus (P) dan Sulfur (S):
Dikawal ketat (<0,04% P, <0,02% S) во избежание охрупчивания конечной продукции.
8. Kestabilan terma
Penguraian:
Стабилен в стандартных условиях, но разлагается при очень высоких температурах (>1600 darjah) dengan pembebasan wap silikon.
Tindak balas dengan refraktori:
Ferrosilicon cair boleh menghancurkan refraktori asas (contohnya lapisan berasaskan MGO).
9. Tingkah laku doping
Keserasian logam:
Bentuk campuran eutektik dengan besi, menurunkan titik lebur.
Mudah aloi dengan logam peralihan (contohnya Mn, Cr) untuk menghasilkan keluli khas.
Penerangan ringkas mengenai tindak balas utama
Jenis Reaksi Aplikasi/Risiko Persamaan Kimia
PengoksidaanSi + O₂ → Sio₂ Passivation, Pembentukan Slag
Tindak balas dengan airFesi + H₂o → Sio₂ + Fe (OH) ₓ + H₂ ↑ Bahaya Letupan Hidrogen
Pembubaran asidFesi + hcl → fecl₂ + sicl₄ + h₂ ↑ pembubaran analisis, pelepasan H₂
Pengurangan (MGO)2mgo + fesi → 2mg ↑ + ca ₂sio₄ + Fe pengeluaran magnesium (Pidgeon)
Implikasi praktikal
Penyimpanan: Mesti kering untuk mencegah pembentukan h₂.
Pembuatan keluli: Keupayaan deoksida yang kuat silikon meningkatkan kualiti keluli.
Keselamatan: Debu dari ferrosilicon dihancurkan sangat mudah terbakar; Bekerja dengannya dalam bentuk serbuk halus memerlukan suasana lengai.