Ferrosilicon (FESI) présente différentes propriétés chimiques en raison de ses principaux composants-Silicon(Si)etfer (Fe)-et la structure de l'alliage. Sa réactivité est influencée par sa teneur en silicium (généralement 45-90% Si), les impuretés (par exemple, al, C, CA) et les conditions environnementales. Voici les principales propriétés chimiques:
1. Comportement d'oxydation
Réactivité avec l'oxygène:
Le silicium est de préférence oxydé dans l'air ou dans un environnement riche en oxygène:
Si + O2 → SiO2 (ΔH<0, exothermic reaction).
Passivation de surface: Une fine couche deSio₂(Silice) se forme à la surface, protégeant l'alliage d'une oxydation supplémentaire à des températures modérées.
Oxydation à haute température: À des températures supérieures à 1200 degrés, l'oxydation est accélérée, formant des mélanges de Feo et Sio₂.
2. Réaction avec l'eau / l'humidité
Formation d'hydrogène:
Le ferrosilicon réagit lentement avec de l'eau ou de l'humidité pour libérer l'hydrogène gazeux (H₂), en particulier dans des conditions alcalines:
Fesi +4 h2o → fe (oh) 3+ sio 2+2 h2 ↑
Danger: L'accumulation d'hydrogène pose un risque d'explosion; Le stockage nécessite un environnement sec et ventilé.
Facteurs de vitesse: Une teneur en silicium plus élevée et des particules plus petites augmentent la vitesse de réaction.
3. Réactivité acide
Acides forts (HCL, H₂SO₄):
Dissoudre le ferrosilicon, libérer de l'hydrogène et former des silicates et des sels de fer:
Fesi +6 hcl → fecl 2+ sicl 4+3 h2 ↑
Acide nitrique (hno₃):
Passivate la surface en raison de la formation d'une couche de silice, ralentissant une réaction supplémentaire.
4. Réactivité aux alcalis
Alcalis forts (Naoh, Koh):
Réagissez avec le silicium pour former des silicates et de l'hydrogène:
Si +2 NaOH + H2O → Na2Sio 3+2 H2 ↑
Le fer dans les solutions alcalines ne réagit pratiquement pas.
5. Propriétés de la réduction des agents
Capacité de réduction élevée:
Le silicium dans le ferrosilicon agit comme un agent réducteur fort dans les processus métallurgiques:
Production de magnésium (processus Pidgeon):
2MGO (Dolomite calcinée) + Fesi → 2mg ↑ + Ca2Sio 4+ Fe
Acier: Réduit les oxydes de fer (FEO) et d'autres impuretés en acier fondu.
6. Interaction avec les toxines
Formation de scories: Dans le processus de fusion en acier,
Le ferrosilicon réagit avec les composants de l'oxygène et du laitier (par exemple, Cao, al₂o₃) pour former des silicates complexes:
Sio 2+ Cao → Casio3 (un composant de scories).
Scorie: Régule la viscosité des scories pour une élimination efficace des impuretés.
7. Influence du carbone et des impuretés
Teneur en carbone:
Les grades de faible carbone (c inférieurs ou égaux à 0. 2%) minimisent le carburisation involontaire en acier.
Une teneur élevée en carbone peut conduire à la formation de carbures (par exemple, sic) à des températures élevées.
Aluminium (AL):
Améliore la désoxydation, mais peut former des inclusions d'alumine indésirables (al₂o₃) en acier.
Phosphore (p) et soufre (s):
Strictement contrôlé (<0.04% P, <0.02% S) to avoid embrittlement of the final product.
8. Stabilité thermique
Décomposition:
It is stable under standard conditions, but decomposes at very high temperatures (>1600 degrés) avec la libération de vapeur de silicium.
Réaction avec les réfractaires:
Le ferrosilicon en fusion peut corroder les réfractaires de base (par exemple, les doublures à base de mgo).
9. Comportement de dopage
Compatibilité des métaux:
Il forme des mélanges eutectiques avec du fer, réduisant le point de fusion.
Il est facilement allié avec des métaux de transition (par exemple MN, CR) pour obtenir des aciers spéciaux.
Résumé des réactions clés
Type de réaction Application / risque d'équation chimique
OxydationSI + O₂ → SIO₂ Passivation, scories
formationRéaction avec l'eauFesi + h₂o → sio₂ + fe (OH) ₓ + h₂ ↑ hydrogène
danger d'explosionDissolution acide fesi+ HCL → FECL₂ + SICL₄ + H₂ ↑ Dissolution analytique, H₂
isolementRéduction (MGO)2mgo + fesi → 2 mg ↑ + CA₂sio₄ + Fe Magnésium Production (Pidgeon)
Conséquences pratiques
Stockage: Doit être sec pour empêcher la formation de H₂.
Acier: La forte capacité désoxydante du silicium améliore la qualité de l'acier.
Sécurité: La poussière du ferrosilicon écrasé est très inflammable; Travailler avec lui sous la forme d'une poudre fine nécessite une atmosphère inerte.
