ferrosiliciose produce a través de unreducción carbotérmicaProceso en el que la sílice (SiO₂) se reduce con carbono en presencia de hierro para formar una aleación de silicio y hierro. La producción consume mucha energía y se lleva a cabo casi exclusivamente enHornos de arco eléctrico sumergidos (SAF). A continuación se muestra una explicación paso a paso del proceso.
Preparación de Materia Prima
Las principales materias primas paraferrosilicioproducción son:
- fuente de sílice– guijarros de cuarzo, cuarcita o sílice, que aportan el silicio.
- fuente de carbono– coque metalúrgico, hulla o carbón vegetal, que actúa como agente reductor.
- fuente de hierro– chatarra de acero, cascarilla de laminación o mineral de hierro, que suministra el componente de hierro.
Estos materiales se pesan cuidadosamente según el grado de silicio deseado (p. ej., 65 %, 72 % o 75 % Si) y luego se mezclan minuciosamente para garantizar una composición de alimentación uniforme.
Fundición en horno de arco eléctrico sumergido
La carga mezclada se alimenta continuamente a unhorno de arco eléctrico sumergido– una gran carcasa de acero con revestimiento refractario equipada con tres electrodos de grafito o Söderberg que se sumergen en el material de carga.
Cuando una corriente eléctrica de alto voltaje pasa entre los electrodos, se genera un arco intenso que produce temperaturas de2000 grados a 2500 grados. Este calor funde la carga e impulsa las reacciones químicas de reducción.
Reacción de reducción química
La reacción principal durante la fundición es:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO
En esta reacción:
- El carbono del coque elimina el oxígeno de la sílice.
- El silicio elemental se libera y se disuelve en el hierro fundido desde la chatarra o las escamas del molino, formando la aleación de ferrosilicio.
- Se genera monóxido de carbono (CO) y se escapa del horno como subproducto.
El horno funciona continuamente, con carga nueva agregada desde la parte superior mientras que la aleación fundida y la escoria se acumulan en la parte inferior.
Factores clave que afectan la producción
| Factor | Importancia |
|---|---|
| Pureza de la materia prima | La sílice de baja pureza introduce impurezas no deseadas (Al, Ca, P) que degradan la calidad del producto. |
| calidad del coque | El coque con alto contenido de cenizas aumenta el volumen de escoria y reduce la eficiencia del horno |
| Suministro de electricidad | La producción de ferrosilicio consume3.500-4.500 kWh por tonelada; el suministro de energía estable es esencial |
| Diseño del horno y potencia nominal. | Los hornos más grandes mejoran la productividad y reducen los costos unitarios |
| Control de temperatura de funcionamiento | La temperatura adecuada garantiza una reducción completa y una recuperación constante del silicio. |
