Vad är ferrokisel och hur produceras det?

Ferrokiselproduceras genom enkarbotermisk reduktionprocess, där kiseldioxid (SiO₂) reduceras med kol i närvaro av järn för att bilda en kisel-järnlegering. Produktionen är energikrävande och sker nästan uteslutande inedsänkta elektriska ljusbågsugnar (SAF). Nedan följer en steg-för-steg-förklaring av processen.

De viktigaste råvarorna förferrokiselproduktionen är:

• Kiseldioxidkälla– kvarts-, kvartsit- eller kiselstenar, som ger kisel.
• Kolkälla– metallurgisk koks, kol eller träkol, som fungerar som reduktionsmedel.
• Järnkälla– stålskrot, kvarnskala eller järnmalm, som försörjer järnkomponenten.

Dessa material vägs noggrant enligt önskad kiselkvalitet (t.ex. 65 %, 72 % eller 75 % Si) och blandas sedan noggrant för att säkerställa en enhetlig fodersammansättning.

Den blandade laddningen matas kontinuerligt in i ennedsänkt ljusbågsugn– ett stort, eldfast fodrat stålskal försett med tre grafit- eller Söderbergelektroder som är nedsänkta i laddningsmaterialet.

När en elektrisk högspänningsström passerar mellan elektroderna genereras en intensiv ljusbåge som ger temperaturer på2000 grader till 2500 grader. Denna värme smälter laddningen och driver de kemiska reduktionsreaktionerna.

Kärnreaktionen under smältning är:

SiO₂ + 2C → Si + 2CO

I denna reaktion:

• Kol från koksen tar bort syre från kiseldioxiden.
• Elementärt kisel frigörs och löses upp i det smälta järnet från skrotet eller kvarnskalet och bildar ferrokisellegeringen.
• Kolmonoxidgas (CO) genereras och försvinner från ugnen som en biprodukt.

Ugnen arbetar kontinuerligt, med färsk laddning tillsatt från toppen medan smält legering och slagg ackumuleras i botten.