8049-17-0
中文名稱
硅鐵
英文名稱
Ferric silicon
CAS
8049-17-0
分子式
FeSi2
分子量
112.02
MOL 文件
8049-17-0.mol
更新日期
2024/12/23 08:37:05
8049-17-0 結構式
基本信息
中文別名
矽鐵硅鐵
鐵矽75
硅鐵合金
硅鐵[30%≤含硅＜90%]
英文別名
NLT72%SiFERRO SILICA
FERROSILICON
IRON SILICIDE
ferric silicon
Ferrosilicon 75
Alcoa Ferrosilicon
Abel Ferro Silicon 45/50
Abel Ferro Silicon 75/80
Elkem Ferrosilicon Alloys
所屬類別
無機化工：硅化物及硅酸鹽物理化學性質
熔點1,36°C
密度4,75 g/cm3
RTECS號LK1400000
形態(tài)Granules
比重4.75
顏色Gray
水溶解性Insoluble in water.
水解敏感性2: reacts with aqueous acid
Dielectric constant10.0（Ambient）
介電常數(shù)10.0（Ambient）
穩(wěn)定性Stability
CAS 數(shù)據庫8049-17-0
EPA化學物質信息Ferrosilicon(8049-17-0)
常見問題列表
鐵合金硅化物
硅鐵(Ferrosilicon)，屬于鐵合金，硅化物，硅占15-90%含量。外觀為灰白色帶有氣泡孔洞細粒狀固體顆粒，品種眾多，按照含硅量劃分，如FeSi90(含87%～95%Si)，F(xiàn)eSi 75(含72%～80%Si)，F(xiàn)eSi65(含63%～68%)，F(xiàn)eSi45(含40%～47%Si)，F(xiàn)eSi15(含14%～20%Si)等。根據不同用途對雜質Al、Ca、S、P、C、Mn、Cr等另有規(guī)定。硅和鐵的二元相圖見下圖1。硅和鐵組成Fe3Si、Fe5Si3、FeSi、FeSi2等化合物。75硅鐵(FeSi 75)熔化溫度范圍為1300～1330℃，45硅鐵(FeSi 45)熔化溫度范圍為1250～1360℃。
硅鐵密度隨硅含量增加而減小。利用次特性可以快速測定硅鐵的含硅量。
凝固后硅鐵中的氫、氧含量與硅含量的關系見下圖2。
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簡史
1858年謝潑德(Shepard)在隕石中發(fā)現(xiàn)成分為87.28%Fe，11.01% Si的金屬，并建議起名硅鐵。1810年瑞典人貝采利烏斯(J.J.Brezelius)在鍛工爐內用鐵屑、石英石和松木炭冶煉出含2.2%～9.3%Si的5種硅鐵。根據戴維斯(E.J.Davis)和蓋特(A. D.Gate)的報導，美國于1872年在格洛比(Globe)鋼鐵公司的高爐生產6%～16% Si的硅鐵。1875年普爾塞爾(A.Pourcel)在泰爾努瓦的高爐內，煉得含10%～18%Si的硅鐵。1899年迪夏爾莫(Du Cholmol)在美國威爾遜鋁公司的霍爾庫姆羅克廠的電爐冶煉出25%～50% Si的硅鐵，并獲得美國專利。以后由電弧爐取代高爐生產硅鐵，并以生產75% Si與50% Si兩種硅鐵為主。20世紀50年代以前，中國重慶用電爐試生產硅鐵，鞍山在400～1200kVA電爐中生產硅鐵。1952年撫順鋁廠開始用6000kVA電爐生產75% Si的硅鐵。1956年吉林鐵合金廠開始用12500kVA電爐生產45% Si的硅鐵，以后又生產FeSi 75。
硅鐵圖片
硅鐵用途
1，含硅量在8.0%至95.0%范圍中的硅與鐵組成的鐵合金，含硅50%左右的硅鐵，主要用于沖天爐熔鐵時增硅;含硅75%左右的硅鐵常用作鑄鐵的孕育劑和墨化劑、煉鋼的脫氧劑和增硅材料;硅和氧之間的化學親和力很大，很容易化合成二氧化硅，所以硅鐵常用于煉鋼時作脫氧劑(沉淀脫氧和擴散脫氧)。同時，硅鐵還可作為合金元素加入劑，廣泛應用于低合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中，硅鐵在鐵合金生產及化學工業(yè)中，常用作還原劑。
2，除沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼外，鋼中硅的含量應不小于0.10%。硅在鋼中不形成碳化物，而是呈固溶體存在于鐵素體和奧氏體中。硅提高鋼中固溶體的強度和冷加工變形硬化率的作用極強，但降低鋼的韌性和塑性;對鋼淬透性的影響中等，但可提高鋼的回火穩(wěn)定性和抗氧化性，故硅鐵在煉鋼工業(yè)中用作合金劑。3，含硅90%左右的硅鐵 主要用于生產低鐵合金，還用來生產硅酮和高活性礦物硅酸活化劑;結晶硅用 于非鐵基合金和高純合金的生產，也是電子工業(yè)的重要原材料。硅還具有比電阻較大、導熱性較差和導磁性較強等特性。鋼中含有一定量的硅，能提高鋼的導磁率，降低磁滯損耗，減少渦流損失。電工用鋼含2%～3%Si，但要求鈦、硼含量低。鑄鐵中添加硅可阻止碳化物的形成，促進石墨的析出和球化，硅鎂鐵是普遍使用的球化劑。含鋇、鋯、鍶、鉍、錳、稀土等的硅鐵，在鑄鐵生產中用作孕育劑。
4，高硅硅鐵是鐵合金工業(yè)中生產低碳鐵合金的還原劑。含硅約15%的硅鐵粉(粒度<0.2mm)，在重介質選礦中用作增重劑。
生產工藝
硅鐵的生產設備是埋弧還原電爐。硅鐵的含硅量通過鐵原料的配加量來控制。生產高純硅鐵除選用純凈的硅石和還原劑外，還要進行爐外精煉以降低合金中的鋁、鈣、碳等雜質。硅鐵生產工藝流程見下圖。硅鐵含Si≤65%可以用封閉電爐冶煉。Si≥70%的硅鐵用敞口電爐或半封閉電爐冶煉。
硅鐵的生產工藝流程圖
原材料
冶煉硅鐵的原料有硅石、碳質還原劑和鐵原料。1.硅石要求SiO2>97%，Al2O3<1.0%，CaO<0.5%，P2O5<0.03%。硅石在加熱過程中不爆裂，軟化溫度高。冶煉入爐前要經過水洗去除附著的泥土與雜物。
2.碳質還原劑要求碳質還原劑固定碳高，灰分和揮發(fā)物低，比電阻高，孔隙度大，化學反應活性好，高溫熱穩(wěn)定性好，有一定的機械強度。常用的碳質還原劑有冶金焦、氣煤焦、石油焦、煙煤、干餾煤等。用煙煤作部分還原劑，可改善冶煉操作和減少爐況波動。通過多種還原劑的綜合搭配，可以提高爐子操作電阻、輸入電功率和電效率。(見電碳熱法)
3.常用鐵原料有兩種：(1)鋼屑。為普通碳素鋼屑，曲卷長度不超過100mm，含鐵量應>95%，不能混有合金鋼屑、有色金屬屑和生鐵屑。(2)鐵礦石。冶煉75%Si硅鐵用鐵礦石含F(xiàn)e≥60%、CaO≤1.0%、SiO2≤10%、P≤0.1%、S≤0.01%，最好用鐵精礦球團礦，也可用軋鋼氧化鐵皮;冶煉Si≤50%的硅鐵也可以用硅酸鐵礦。
冶煉反應
冶煉硅鐵時，二氧化硅被碳還原首先生成中間產物一氧化硅和碳化硅：SiO2+C=SiO+CO↑ SiO2+3C=SiC+2CO↑
一氧化硅在高溫下呈氣體狀態(tài)。在料層中慢慢上升，與爐料中的碳相互作用生成硅或碳化硅：
SiO+C=Si+CO↑ SiO+2C=SiC+CO↑
一氧化硅也會發(fā)生歧化反應，生成硅和二氧化硅：
2SiO=Si+SiO2
在高溫下，碳化硅與二氧化硅或一氧化硅反應生成硅：
2SiC+SiO2＝3Si+2CO↑或SiC+SiO=2Si+CO↑
生成的碳化硅，在有鐵存在時，可以在較低溫度下與鐵反應生成硅化鐵：
SiC+Fe=FeSi+C
反應產生的硅也溶解于鐵中。
爐外精煉
電工用鋼要求純度較高的硅鐵，其中有些元素如Ti、Mn等需要選用純凈的原料，使產品達到要求。而產品中的Al、Ca、C等則靠爐外精煉來解決。硅鐵爐外精煉方法有熔渣精煉法、氧氣精煉法和氯氣揮發(fā)法3類。1.熔渣精煉法：在電爐內熔化石英石、石灰石和白云石得到合成渣。將出爐的硅鐵和熔渣在鋼包中混合，經爐-包反復傾倒數(shù)次后，即可得到含Al<0.01%的硅鐵。精煉1t硅鐵消耗電能2000～2500kWh。使用含45%～55%SiO2、25%～30%CaO、10%～13%CaF2、8%～10%FeO的合成渣，用量為硅鐵重的13%～17%。
2.氧氣精煉法：氧氣從鋼包底部的多孔塞柱吹入熔態(tài)硅鐵，并在硅鐵表面加渣料。
3. 氯氣揮發(fā)法：往硅鐵熔體中吹入氯氣使Al、Ca生成氯化物揮發(fā)。此法因污染環(huán)境嚴重已不采用。