شنبه 30 آذر 1392 ساعت 12:54

ويژگيهاي عمومي فروسیلیسم

نوشته شده توسط  مدیریت سایت
امتیاز این گزینه
(1 رای)

 

فروسيليس يكي از آميژان هاي مورد مصرف در صنايع مختلف بخصوص صنايع متالورژي ست و از اين نظر اهميت نسبتاً بالايي يافته است .چگونگي كاربرد اين ماده در صنعت تا حدود زيادي به نسبت آهن و سيليسيم موجود در آن و همچنين ناخالصيهاي متعارف بستگي دارد.فروسيليسيم در صنايع متالورژي به عنوان عنصر آلياژي ، جوانه زا و اكسيژن زدا و سيليسيم تقريباً خالص در صنايع الكترونيكي به عنوان نيمه هادي و يكسو كننده به كار مي رود.علاوه بر آن مشتقات تركيبي آن رد ساخت رزين هاي سيليسيمي ، لعاب ها ، لاستيك و.. مصرف مي شود .

دستيابي به تكنولوژي توليد فروسيليسيم بدون شناسائي خواص هريك از عناصر آهن و يا سيليسيم و يا محصول تركيبي آن ها ميسر نخواهد بود و از اين نظر در اين فصل مسائل عمده كاربر فروسيليسيم با توجه به خواص وويژگي هاي آن مورد بحث قرار مي گيرد .

خواص فيزيكي و شيميايي فرو سيليس :

سيليس عنصري است در تناوب چهارم جدول عناصر شيميايي كه در مدار آخر خود 4 الكترون دارد و به همين دليل و بر خلاف كربن در تمام تركيبات شيميايي با ظرفيت 4 ظاهر مي شود مانند : ، حضور سيليسيم در تركيبات با ظرفيت 2 نيز ثابت شده است ، ولي اين تركيبات ناپايدار بوده و به سرعت به تركيبات با ظرفيت 4 تبديل مي شوند و فقط بر حسب شرايط تركيبي نقش واسطه را دارند.

گرماي تشكيل يك مول سيليس «Sio2» بر حسب شرايط تشكيل كوارتز يا كربوسيتوباليت  متفاوت و به صورت زير است :

در حالي كه گرماي تشكيل منواكسيد سيليسيم وسيليس به صورت زير گزارش شده است :

گاز Sio در كمتر از C º1500 تجزيه شده و به سيليسيم و سيليس تبديل مي شود نقطه ذوب سيليسيم درجه سانتيگراد است كه با توجه به ميل تركيبي شديد آن با اكسيژن و ساير مواد اكسيد كننده ، در طبيعت به صورت آزاد يافت نمي شود . تركيب عمده آن ، شكل هاي مختلف سيليس است كه به صورت تقريباً‌خالص وبا درجه خلوط بيش از 98 درصد و همچنين به صورت اسپينل ( اكسيد مضاعف با آلومينيوم  يا سيليكات ها) به نسبت هاي مختلف در طبيعيت وجود دارد سيليسيم بعد از اكسيژن مهمترين ماده تشكيل دهنده پوسته زمين بوده و مقدار آن 28 درصد برآورد شده است ، درحالي كه مقدار اكسيژن در پوسته زمين برابر 49 درصد ، آلومينيوم 2/7 درصد و آهن 6/5 درصد تخمين زده شده است .

سيليسيم در سه شكل( پلي مرفي ) وجود دارد كه عبارتند از :

الف  -سيليسيم بي شكل ، به صورت گرد قهوه اي رنگ با چگالي است اين ماده به سرعت اكسيد شده ودر مجاورت هوا به سيليس تبديل مي شود احياء پودر سيليس توسط پودر منيزيم در دماي حدود Cº 100 تا 1200 عموماً منجر به تشكيل سيليسيم بي شكل يا سيليسيم قهوه اي مي گردد .

ب- سيليسيم گرافيتي (‌متورق )‌، سيليسيمي است كه از احياء سيليس توسط كربن در دماي بالاتر از 1400 درجه سانتيگراد تشكيل مي شود علاوه بر آن از حرارت دادن سيليسيم قهوه اي در محيط بسته عاري از اكسيژن ) نيز اين ماده توليد مي شود عموماً به صورت لايه اي و پولك سياه و براق است و مقاومت بيشتري در مقابل هوا و محلول هاي اسيدي نشان مي دهد چگالي آن حدود است و در اكثر مواردي كه اضافه كردن سيليسيم خالص به مذاب ضرورت مي يابد از اين نوع سيليسيم استفاده نمي شود .

پ- سيليسيم «‌متبلور » يا سيليسيم تكه اي ، كه عنوان سيليسيم فلزي نيز شناخته شده است ، عموماً از افزايش دما در كوره احياء سيليس و يا حرارت دادن سيليسيم گرافيتي در محيط بسته ، توليد مي شود در اكثر موارد و در كاربردهاي سيليسيم خالص در صنايع الكترونيكي ، اين نوع سيليسيم مورد استفاده قرار مي گيرد و چگالي » گزارش شده است .

سيليسيم تكه اي و سيليسيم گرافيتي به دلايل تشابه در چگونگي توليد در اغلب موارددر كنار هم وجود دارند كه نوع گرافيتي آن به دليل قابليت انحلال بهتر در مواد مذاب ، در صنايع متالورژيكي كاربرد بيشتري دارد ، ولي از نوع سيليسيم تكه اي نيز مي توان در مقاصد متالورژيكي استفاده نمود و اختلاف عمده ، كندتر بودن سرعت واكنش آن ، نسبت به نوع قبلي است

سيليسم متبلور در ساختار مكعبي الماس و با ثابت شبكه گزارش شده است .

 3-1-سيليس و صنعت

سيليس به طور خالص و يا به صورت تركيبي در صنعت كاربردهاي مختلفي يافته است كه اهم » به شرح زير طبقه بندي يم شود :

صنايع متالورژي


الف اكسيژن زدا : فرو سيليس نسبت به بسياري از فلزات اصلي در صنايع ، متالورژي (آهن ،‌مس ، نيكل ، كرم و ...) قابليت اكسايش بيشتري دارد (شكل 1-1- جدول ريچاردسون ) و از اين رو براي بسياري از آلياژهاي صنعتي به عنوان اكسيژن زدا به كار مي رود كه از آن جمله مي توان به كاربر اين عنصر در صنايع فولاد سازي و ريخته گري فولاد اشاره نمود .

فروسيليس به عنوان اكسيژن زدا ، در فولادها ، عموماً به صورت خالص به كار نمي رود و اغلب تركيبات آميژاني فروسيليسيم ، فروسيليكو منگنز ، فروسيليكو آلومينيوم و يا سيليكو كلسيم مورد استفاده قرار مي گيرد .

مهمترين عامل در انتخاب سيليسيم (‌همراه و يا بدون آلومينيوم ) به عنوان اكسيژن زدا در فولادها آن است كه :

چگالي سيليس ، حدود 2 تا 4/2 بوده و از اين رو با توجه به رابطه استوك

به سرعت در سطح مذاب جمع مي شود كه در آن :

V: سرعت شناوري

:r اندازة ذره يا سيليس تشكيل شده

 : چگالي مذاب

 : چگالي سيليس

 : ويسكوزيته مذاب

است .

پسماند سيليسيم در مقادير كمتر از 1/0 درصد در فولاد و چدن اثرات مضر بحراني ندارد ، در حالي كه مقدار آلومينيوم در فولادها بايد در حدود 01/0 درصد كنترل شود

سيليسيم حاصل در دماي ذوب فولاد ، مي تواند با جذب اكسيدهاي ديگر نظير آهن ، كلسيم و... تركيبات سيليكاته تشكيل داده و حالت شلاكه اي آن ، باعث حذف بهرت آن اكسيدها شود .

شكل1-1 دياگرام ريچارد سيون

در مورد تأثير اكسيژن زدايي سيليسيم در فولاد و مقايسه آن با ساير مواد اكسيژن زدا مي توان نكات زير را مورد توجه قرار داد .

حد اكسيژن زدايي سيليسيم بسيار كمتر از آلومينيوم و چندين برابر منگنز است ، در اين مورد ازمايش Brinel براي تعيين درجه اكسيژن زدايي بر اساس پسماند عناصر به كار مي رود .

در همين حال بر اساس آزمايشات Swidem؛ تأثير پسماند سيليسيم در اكسيژن زدايي فولاد و حذف تخلخل هاي ناشي از گاز Co به صورت زير گزارش شده است .

درصد سيليسيم     12/0-15/0         15/0-18/0         18/0-2/0           2/0 >

درصد قطعات        100      8/57     8/13     0

در اين آزمايش ميزان كربن 55/0 و مقدار منگنز 7/0 درصد بوده است

با توجه به توضيحات فوق مشخص مي گردد كه كاربرد سيليسيم به صورت تركيبات فروسيليسيم و فروسيليكو آلومينيوم و مشابه آن ها يكي از مهمترين موارد استفاده در صنعت متالورژي محسوب مي شود مقدار سيليسيم مصرفي براي اين مقصود معمولاً بيش از 3/0 درصد بوده و چنانچه با توجه به فروسيليسيم 75 درصد محاسبه شود (‌حدود متوسط 4/0 درصد فروسيليسيم ) به ازاء‌هر تن فولاد تهيه شده مقدار فروسيليسيم مصرفي حدود 4 تا5 كيلوگرم است

علاوه بر آن سيليسيم به عنوان اكسيژن زدا در ريخته گري فولاد در مقادير بيشتري مصرف مي شود (‌حد بحراني حضور سيليسيم در فولاد ريختگي بالاتر است و علاوه بر آن هيچ گونه مك و حفره گازي نبايد وجود داشته باشد ) در اين حالت ميزان مصرف سيليسيم بين 3/0 تا 6/0 درصد گزارش شده است.

ب جوانه زا :سيليسيم عنصري است به شدت گرافيت زا ، به طوري كه تشكيل گرافيت ها در انواع چدن ها به حضور سيليسيم به عنوان عنصر آلياژي و گرافيت هاي ظرفيت ، به تلقيح سيليسيم (‌به صورت فروسيليسيم در مراحل انتهايي ذوب و قبل از بار ريزي بستگي دارد .

قابليت جوانه زايي سيليسيم به مقدار سيليسيم موجود در تركيب و يا آميژان بستگي دارد . از طرف ديگر چنانچه از سيليسيم خالص به اين منظور استفاده شود امكان عدم انحلال كامل آن وجود دارد و به همين منظور د راكثر موارد از آميژان هاي آهن و سيليسيم با نسبت هاي تركيبي 70 تا 90 درصد سيليسيم استفاده به عمل مي آيد . ميزان مصرف سيليسيم به عنوان عنصر جوانه زا در تمام چدن هاي گرافيتي در حدود 6/0تا 1درصد گزارش شده است كه اگر اين نسبت با فروسيليسيم 75 درصد سنجيده شود حدود 1 تا 5/1درصد و به عبارت ديگر مقدار مواد جوانه زاحدود 10 تا 15 كيلوگرم فروسيليسيم براي توليد هر تن چدن گرافيتي است

علاوه بر آن سيليسيم به عنوان جوانه زا به صورت سيليسيم كلسيد نيز به كار مي رود كه حضور كلسيم در آن عمالي براي براي گوگرد زدايي و تشديد اكسيژن زداي نيز محسوب مي شود .

تلقيح منيزيم براي كروي كردن گرافيت نيز در اغلب موارد توسط آميژان هايي از آهن سيليسيم منيزيم انجام ميگيرد تا عمليات جوانه زايي و اصلاح گرافيت همزمان انجام گيرد

عنصر آلياژي : سيليسيم يكي از عناصر آلياژي در خانواده آلياژهاي آهني و غير آهني است مهمترين آلياژهاي صنعتي حاوي سيليسيم عبارتند از :

چدن ها ، سيليسيم يكي از عناصر اصلي و در حقيقت دومين عنصر آلياژي تمام چدن هاي معمولي است ميزان سيليسيم در اين چدن ها معمولاً1 تا 7/2 درصد است چدن خام به دليل واكنش هاي احيايي توسط كربن ، حاوي مقادير لازم از سيليسيم است ولي اكسايش سيليسيم در عمليات ذوب اين شمش ها ، افزايش مقادير 1 تا 5/1 درصد سيليسيم را به صورت هاي آميژان فروسيليسيم ايجاب مي كند . از طرف ديگر با توجه به توليد چدن از طريق قراضه آهن در كوره هاي القايي و يا استفاده از درصدي از قراضه در ساير روش ها ، تأمين كمبود سيليسيم لازم معمولاً به ميزان 5/2 تا 5/3 درصد انجام مي گيرد . افزايش اين سيليسيم معمولاً‌به صورت فروسيليسيم با نسبت هاي تركيبي مختلف صورت مي پذيرد چدن هاي نقره اي محتوي بي شاز 10 تا 22 درصد سيليسيم كه عموماً ضد اسيد هستند ، از طريق ذوب در كوره بلند ويا ذوب در كوره هاي الكتريكي با افزودن سيليسيم متبلور توليدمي شوند.

فولادها ، معمولاً حاوي كمتر از 3/0 درصد سيليسيم هستند كه از پسماند عمليات اكسيژن زدايي حاصل مي شوند ولي فولادهاي سيليسيم دار محتوي 3 تا 5 درصد سيليسيم نيز وجوددارند و عموماً تحت عنوان فولادهاي ترانسفورماتور به كار مي روند افزايش سيليسيم در اين فولادها نيز از طريق تلقيح آميژان هاي فرو سيليسيم انجام مي گيرد .

برنزها و برنج ها ؛ آلياژهاي مس قلع و مس روي با افزايش سيليسيم در مقادير 2/0تا حداكثر 3 درصد در شرايط ويژه كاربردي نظير استحكام بالا ، مقاومت به خوردگي ، مقاومت در برابر اسيد در ياتاقان ها و.... به كار مي روند سيليسيم در اكثر آلياژهاي مس ، به عنوان عنصر مضر شناخته مي شود ولي در برنج ها و برنزهاي مخصوص به صورت سيليسيم متبلور به مذاب افزوده مي شود .

آميژان هاي مس سيليسيم به دليل كمبود مصرف هنوز توليد نشده است و از تركيبات آهن سيليسيم نيز ، جزء در مواردي كه آهن يكي از عناصر آلياژي محسوب شود نمي توان استفاده كرد كليسيم سيليسيد نيز در آلياژهاي مس ، با توجه به قابليت اكسيژن زدايي كليسمي ، مي تواند به كر رود ولي اين امر در مواردي امكان پذير است كه مقدار سيليسيم مورد نياز كمتر از 5/0 درصد باشد

آلومينيوم ها ، اكثر آلياژهاي آلومينيوم حاوي مقادير 1/0 تا 5/0 درصد سيليسيم به عنوان ناخالصي هستند كه تحت شرايط توليد و از طريق مواد اوليه به مذاب وارد مي شود . ولي سيليسيم به عنوان عنصر آلياژي در آلياژهاي ريختگي ونوردي 6000.4000.400.300 به عنوان عنصر دوم و در ساير خانواده هاي آلياژي به عنوان عناصر سوم وچهارم به كار مي رود مقدار سيليسيم در آلياژهاي مختلف آلومينيوم از 1 تا بيش از 13 ردصد است و علاوه بر آلياژهاي جديدي با حدود 16 تا 20 درصد سيليسيم نيز در ساخت پيستون ها به كار مي رود . افزودن سيليسيم به آلياژها يا آلومينيوم از طريق استفاده از سيليسيم متبلور و همچنين انواع آميژان ها نظير آلياژهاي آلومينيوم سيليسيم ، انجام مي گيرد به طور كلي ميانگين مصرف سيليسيم در آلياژهاي ريختگي آلومينيوم را بر حسب ميزان مصرف ، مي توان تا 10 درصد پيش بيني كرد . در حالي كه براي آلياژهاي نوردي اين مقدار به كمتر از 4 درصد كاهش

مي يابد سيليسيم در اين آلياژها ، موجب افزايش استحكام و بهبود شرايط ريختگي

مي شود علاوه بر موارد فوق سيليسيم در آلياژهاي منيزيم و ... نيز كاربرد دارد كه به عنوان مصرف سيليسيم و تركيبات آن نمي توانند مورد توجه قرار گيرد .

ت- ساير مصارف متالوژيكي ، سيليس ، به صورت ماسه و آجر نسوز يكي از مهمترين مواد اوليه صنايع متالورژي است كه عملاً‌ماده اوليه آن به صورت طبيعي يافت مي شود. كاربيد سيليسيم ماده است كه با عمليات تخليص در ساخت الكترودهاي نسوز و بوته ها وهمچنين به عنوان سنگ سايا در صنايع متالوژيكي كاربرد دارد .

صنايع الكترونيكي

به آن گونه كه قبلاً‌توضيح داده شد سيليسيم يك نيمه هادي و يكسو كننده قوي است مقاومت الكتريكي آنبه اهم سانتي متر مي رسد سيليسيمي كه در صنايع الكترونيكي به كار مي رود عموماً‌با درجه خلوص بيش از 9/99 درصد بوده و به صورت تكه اي ،‌نوار و... توليد مي شود علاوه بر آن از كار بيد سيليسيم متبلور نيز در ساخت نيمه هاديها در درجه حرارت هاي بيش از  Cº350 استفاده بهعمل آيد

ساير صنايع

رزين هاي سيليسيمي ، موادي غير آلي هستند كه با آرايش مولكولي پلاستيكي با هيدروژن ساخته مي شوند و به عنوان پلاستيك هاي غير آلي نيز شناخته مي شوند و. سيلان فرمول   مشابه به مان ( ) به صورت گاز است. فرمول عمومي رزين هاي كلريدي را مي توان به صورت نشان داده و از نظر شرايط توليد بر اساس واكنش هاي شيميايي در مقياس صنعتي توليد مي شوند .

سيمان سيليسي لعاب هاي سيليسي ، انواع پليمرهاي سيليسيمي و لاستيك و... مشتقات ديگر تركيبات سيليسيم هستند كه در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرند .

فصل دوم: مواد اوليه

فروسیلیس

توليد فروسيليسيم به روش هاي گوناگوني انجام مي پذيرد كه در هر فرآيند مواد اوليه متفاوتي كاربرد خواهندداشت متداو لترين روشي كه در جهان امورد استفاده قرار گرفته است ، تهيه فروسيليسيم در كوره هاي قوس الكتريكي است كه بر مبناي واكنش هاي احيايي مواد حاصل سيليسيم و آهن ؛ توسط مواد حاصل كربن در دماي مناسب و با افزودن انرژي الكتريكي صورت مي پذيرد بديهي است هريك از مواد اصلي فوق در طبيعيت به صورت هاي مختلفي يافت مي شوند . كه بر حسب وفور تركيب شيميايي ، عمليات آماده سازي و ... شرايط و ويژگي هاي كاربدري متفاوتي دارند .

يكي از مهمترين نكاتي كه در فرآيند توليد فروسيليسيم بايد مورد توجه قرار گيرد عدم تشكيل سرباره و مواد اكسيدي و مختلفي است كه از پسماند واكنش ها حاصل مي شوند بديهي است حضور مواد ناخالصي و سرباره زا ، در هريك از مواد اوليه مي تواند مسئله تشكيل سرباره را تشديد و توليد را با اشكالات متالورژيكي و يا تكنولوژيكي متعددي روبرو سازد بنابراين در انتخاب مواد اوليه و آماده سازي آنها ، بايد به عوامل سرباره زا و همچنين روش هاي پيشگيري از تشكيل آنها توجه نمود .

از طرف ديگر ، مواد طبيعي و يا ساخته شده در دامنه اي از تغييرات تركيبي يا فيزيكي قرار مي گيرند كه عدم توجه به آنها و نبود سنجش هاي كمي و كيفي و عدم رعايت استانداردهائي كه با فرآيند توليد منطبق باشد مي تواند توليد را ناهمگون و كنترل هايي لازم را غير ممكن سازد

تحت شرايط كلي ، مواد اوليه بايستي شرايط عمومي زير را دارا باشند .

تركيب شيميايي ، مواد اوليه بايد به گونه اي انتخاب شوند كه قادر به توليد محصول مورد نظر باشند حضور ناخالصي هائي نظير اهن ‌، آلومينيوم ، كلسيم و بور و ... علاوه بر آنكه تركيب شيميايي محصول را دگرگون مي سازند مستلزم عمليات حذف و كاهش نيز مي باشند از طرف ديگر ناخالصي ها مي توانند قابليت واكنش پذيري مواد را تغيير داده و شرايط كاري كوره رادچار اشكال سازند .

مشخصات فيزيكي مواد اوليه بر حسب موقعيت استفاده ( محل معدن ، ساخت و...) از نظر چگالي ، ساختار ، اندازه و... نيز متفاوت هستند بديهي است هرگونه تغييري در اين مشخصات مي تواند شرايط توليد را نامتشابه سازد .

وفور و هزينه هاي اقتصادي تهيه فروسيليسيم نيز نظير ساير فرآيندهاي توليدي بايد با توجه به ارزش افزوده محصول ، اقتصادي باشد مسلماً‌در چنين حالتي تهيه آن ها است و لذا مستلزم فراواني و مصرف انرژي كمتر در تهيه آن ها است لذا در انتخاب مواد اوليه بايد به موارد عمومي فوق توجه نمود.

با توجه به فرآيند توليد فروسيليسيم مواد اصلي كه در تهيه اين ماده به كار مي روند

تاریخ آخرین به روز رسانی شنبه 28 تیر 1393 ساعت 00:46
کاتالوگ شرکت تامین گر 
 
tc 

 

محصـولات
برخی از مشتریان ما

01243567

89101112131415

 
طراحی و توسعه: شرکت لیزر رایانه پارس
فیسبوک شرک تامین گر
کانال یوتب شرکت تامین گر
linkedin  شرک تامین گر
تویتر شرکت تامین گر
گوگل پلاس شرکت تامین گر
آپارات شرکت تامین گر