Mae dulliau cynhyrchu Ferrosilicon yn seiliedig yn bennaf ar adweithiau lleihau tymheredd uchel. Y brif broses yw lleihau silica (SIO₂) a haearn mewn ffwrnais drydan gan ddefnyddio asiant sy'n lleihau carbon i gynhyrchu aloi ferrosilicon.
1. Paratoi deunydd crai
Silica (SIO₂):
Gofynion: Cynnwys silica sy'n fwy na neu'n hafal i 97%, cynnwys amhuredd isel (ee, al₂o₃, Cao) i sicrhau purdeb silicon.
Cyn-driniaeth: malu i 5-50 mm gronynnau i wella effeithlonrwydd adweithio.
Ffynhonnell haearn:
Defnyddir sgrap dur, ffeilio haearn, neu fwyn haearn (ee, magnetite) yn gyffredin.
Rôl haearn: Yn gweithredu fel cludwr ar gyfer silicon, yn lleihau tymheredd yr adwaith, ac yn ffurfio aloi.
Asiant lleihau carbon:
Coke (a ffefrir): Cynnwys carbon sefydlog uchel (yn fwy na neu'n hafal i 80%), cynnwys lludw isel (llai na neu'n hafal i 10%).
Eraill: siarcol, golosg petroliwm (drutach, ar gyfer gofynion arbennig).
Deunyddiau crai ategol:
Sgrap dur (i reoleiddio athreiddedd aer yr odyn), calch (fflwcs, i leihau gludedd slag).
2. Prif Offer - Ffwrnais Arc Boddi (Ffwrnais Arc Trydan)
Math o ffwrnais:
Ffwrnais arc agored neu gaeedig o dan fflwcs, gyda'r math caeedig yw'r prif fath (sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd a gyda lefel uchel o ddefnydd ynni thermol).
Capasiti: Fel arfer 10-50 MW, capasiti ffwrnais fawr hyd at 100, 000 tunnell y flwyddyn.
Electrodau:
Electrodau hunan-bobi neu electrodau graffit hyd at 1.5 metr mewn diamedr sy'n trosglwyddo egni trydanol yn ddwfn i wefr y ffwrnais.
Dyluniad Stof:
Leinin deunydd anhydrin (ee brics carbon, brics magnesia) yn gallu gwrthsefyll tymereddau uchel (gradd 1800-2000).
3. Proses gynhyrchu
(1) dosio a llwytho
Cymysgwch ddeunyddiau crai silica, haearn, golosg ac ategol mewn cymhareb (ee silica: golosg≈3: 1).
Llwytho haen wrth haen: golosg ar y gwaelod, cymysgedd o silica a ffynhonnell haearn ar y brig, i gynnal athreiddedd aer yn y ffwrnais.
(2) adwaith lleihau tymheredd uchel
Tymheredd Ymateb: 1600 ~ 2000 gradd, mae'r egni yn cael ei gyflenwi gan arc trydan a gwres gwrthiannol.
Y prif adweithiau cemegolyn:
SIO 2+2 C → SI +2 CO ↑ (Adwaith Sylfaenol) FeO+C → Fe+CO ↑ (Gostyngiad y ffynhonnell haearn).
Adweithiau Niweidiol: Mae symiau bach o ganolradd fel sic a fesi₂ yn cael eu ffurfio. Mae angen rheoli tymheredd y ffwrnais i atal gormod o garboniad.
(3) toddi a dadelfennu
Mae'r silicon a'r haearn is yn ffurfio toddi aloi (dwysedd tua 5.2 g/cm³), sy'n suddo i waelod y ffwrnais.
Mae'r slag (sy'n cynnwys Cao-Sio₂-al₂o₃ yn bennaf) yn arnofio i'r brig ac yn cael ei ryddhau'n rheolaidd.
(4) Arllwys a castio
Mae Ferrosilicon tawdd yn mynd i mewn i'r ladle trwy'r twll allfa.
Mae'n cael ei dywallt i ingotau neu gronynnog (defnyddir quenching dŵr i gael ferrosilicon gronynnog).
(5) Mireinio (dewisol)
Oxygen/Argon yn glanhau: Yn lleihau amhureddau fel alwminiwm a chalsiwm, gan arwain at ferrosilicon alwminiwm isel (ee graddau arbennig ar gyfer lleihau metel magnesiwm).
Ychwanegu asiant sy'n ffurfio slag: Gwahanu amhureddau ymhellach.
4. Gofynion ynni a gofynion pŵer
Defnydd trydan:
I gynhyrchu 1 dunnell o ferrosilicon, 8, 000-9, mae angen 000 kWh o drydan, sef 60-70% o gyfanswm y costau.
Ffynonellau Ynni: Mae'r mwyafrif ohonynt wedi'u lleoli mewn ardaloedd sydd â llawer o bŵer trydan dŵr (ee Yunnan, China, a Norwy).
Technolegau arbed ynni:
Adfer Gwres Gwastraff (defnyddio nwyon gwacáu i gynhesu deunyddiau crai).
Mae ffwrneisi trydan math caeedig yn lleihau colli gwres.
5. Mesurau diogelu'r amgylchedd
Triniaeth nwy gwacáu:
Mae ffwrneisi trydan caeedig yn casglu nwy CO (y gellir eu llosgi i gynhyrchu trydan neu eu defnyddio fel porthiant cemegol).
Mae hidlwyr bagiau'n dal llwch (gan gynnwys gronynnau siio₂, a ddefnyddir wrth gynhyrchu deunyddiau adeiladu).
Trin Dŵr Gwastraff:
Mae angen ailgylchu dŵr gwastraff dŵr ferrosilicon gronynnog i atal llygredd powdr silicon.
Gwaredu gwastraff solet:
Gellir defnyddio slag ar gyfer adeiladu ffyrdd neu fel ychwanegyn i sment.
6. Prosesau cynhyrchu arbennig
(1) Dull uniongyrchol (dull un cam)
Gostyngiad ar yr un pryd o silica a haearn, sy'n addas ar gyfer mathau silicaidd isel a chanolig (ee FESI45).
Manteision: proses syml, cost isel; Anfanteision: Rheoli amhuredd gwael.
(2) Dull anuniongyrchol (dull dau gam)
Yn gyntaf, cynhyrchir silicon diwydiannol (Si sy'n fwy na neu'n hafal i 98%), yna mae'n cael ei doddi â haearn i gynhyrchu ferrosilicon siliceous uchel (ee, FESI90).
Manteision: purdeb uwch; Anfanteision: Mwy o ynni.
7. Nodweddion Cynhyrchu Byd
China:
Mae'n cyfrif am fwy na 60% o allu cynhyrchu'r byd, wedi'i ganolbwyntio yn rhanbarthau ynni dŵr y Gogledd -orllewin (Ningxia, Mongolia Fewnol) a'r De -orllewin (Yunnan).
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, ffwrneisi bach a darfodedig (<25,000 kVA) have been decommissioned due to the impact of the "dual carbon" policy.
Norwy/Rwsia:
Defnyddio egni glân (ynni dŵr/niwclear) i gynhyrchu ferrosilicon gwerth ychwanegol uchel (ee fesi75 alwminiwm isel).
8. Heriau ac arloesiadau technolegol
Amnewid deunyddiau crai: Ymdrechion i ddisodli golosg â glo biomas i leihau allyriadau carbon.
Rheolaeth ddeallus:
Optimeiddio cynhwysion a thymheredd y popty gan ddefnyddio deallusrwydd artiffisial i wella effeithlonrwydd ynni (ee 5-10% gostyngiad yn y defnydd o ynni).
Profion Meteleg Hydrogen:
Astudiaeth o'r posibilrwydd o ddefnyddio hydrogen ar gyfer disodli rhannol asiantau sy'n lleihau carbon er mwyn sicrhau cyfeillgarwch amgylcheddol cynhyrchu (sy'n dal i fod yn y cam o ymchwil labordy).