फेरोसिलिकॉन कैसे बनाया जाता है और इसकी सामान्य विनिर्देश

फेरोसिलिकॉन (FeSi) एक व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला फेरोमिश्र धातु है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से इस्पात उद्योग में डीऑक्सीकरण एजेंट और मिश्र धातु एजेंट के रूप में किया जाता है। इसका उत्पादन एक ऊर्जा-गहन प्रक्रिया है जो एक डूबे हुए आर्क भट्टी में सिलिका के अपचयन पर निर्भर करता है।

फेरोसिलिकॉन की उत्पादन प्रक्रिया

फेरोसिलिकॉन के निर्माण में मुख्य रूप से एक डूबे हुए आर्क अपचयन भट्टी का उपयोग किया जाता है (जिसे अक्सर "डूबे हुए आर्क भट्टी" या "इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी" कहा जाता है)। इस प्रक्रिया को कई मुख्य चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

कच्चे माल की तैयारी: मुख्य कच्चे माल हैं:
· सिलिका (SiO₂): आमतौर पर 97% से अधिक शुद्धता की आवश्यकता होती है।
· कार्बन अपचायक: जैसे धातुकर्म कोक, पेट्रोलियम कोक, या लकड़ी का कोयला।
· लौह स्रोत: सामान्यतः लोहे के चिप्स/कचरा या लौह अयस्क जो अंतिम मिश्र धातु में लौह घटक प्रदान करते हैं और सिलिकॉन सामग्री को नियंत्रित करते हैं। इन कच्चे माल को चूर्णीकरण, चलनी, और सुखाने जैसी प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है ताकि भट्टी के सुचारु संचालन के लिए उपयुक्त कण आकार और नमी सामग्री प्राप्त की जा सके।

भट्टी धातुकर्म: मिश्रित कच्चे माल को लगातार एक निमज्जित चाप भट्टी में डाला जाता है। इलेक्ट्रोड और चार्ज के बीच विद्युत चाप द्वारा उत्पन्न उच्च तापमान (1800°C से अधिक) पर सिलिका में मौजूद सिलिकॉन डाइऑक्साइड को कार्बन द्वारा अपचयित किया जाता है, जिससे सिलिकॉन बनता है, जो फिर लौह के साथ मिश्रित होकर फेरोसिलिकॉन गलन उत्पन्न करता है।
· इलेक्ट्रोड की स्थिर गहराई बनाए रखना और भट्टी की स्थिति (तापमान, दबाव) की निगरानी करना सुचारु संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।
· ड्रॉपिंग चक्र आमतौर पर प्रत्येक 2 से 4 घंटे में होता है।
शोधन (उच्च-शुद्धि या विशेष ग्रेड के लिए): कम कार्बन, कम एल्यूमीनियम या अन्य उच्च-शुद्धि फेरोसिलिकॉन ग्रेड के उत्पादन के लिए बाह्य शोधन आवश्यक है। सामान्य विधियों में शामिल हैं:
· आर्गन ब्लोइंग और मिश्रण तकनीक का उपयोग करके मिश्र धातु के पिघले हुए द्रव्य और शोधन एजेंटों (जैसे कॉम्पोजिट डीकार्बोराइज़र और शुद्ध धातुकर्षक) के बीच पूर्ण संपर्क को बढ़ावा देना, जिससे कार्बन और एल्यूमीनियम जैसी अशुद्धियों को निकालने में सुविधा होती है।
· ऑक्सीजन शोधन या धातुकर्षक धोने की विधियों का भी उपयोग किया जा सकता है।
ढलाई और तोड़ना: भट्टी से निकाला गया पिघला हुआ फेरोसिलिकॉन सांचों में ढाला जाता है। ठंडा होने और ठोस होने के बाद, इसे तोड़ा जाता है, छाना जाता है (ग्राहक की आवश्यकता के अनुसार कण आकार वितरण, उदाहरण के लिए, इस्पात निर्माण के लिए 10-100 मिमी के ब्लॉक, ढलाई के लिए 0.2-8 मिमी पाउडर), और शिपमेंट के लिए पैक किया जाता है।

फेरोसिलिकॉन की सामान्य विनिर्देश और मॉडल

फेरोसिलिकॉन को मुख्य रूप से उसके सिलिकॉन (Si) सामग्री और अशुद्धियों जैसे एल्यूमिनियम (Al), कार्बन (C), फॉस्फोरस (P), और सल्फर (S) की सामग्री के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। सामान्य मॉडल निम्नलिखित हैं:

ग्रेड / मॉडल Si सामग्री (%) सामान्य अशुद्धि सीमा (अधिकतम %) प्राथमिक अनुप्रयोग और टिप्पणियाँ
FeSi75 72-80 Al: 1.5-3.0, C: 0.2-0.5, P: ≤0.04, S: ≤0.02 सबसे सामान्य ग्रेड, इस्पात निर्माण में ऑक्सीजन हटाने और मिश्र धातु के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
FeSi72 72-75 Al: 1.5-3.0, C: 0.2-0.5, P: ≤0.04, S: ≤0.02 इस्पात निर्माण के लिए मानक ग्रेड।
कम-कार्बन FeSi (उदाहरण के लिए, B-LcFeSi) ~75 C: बहुत कम (उदाहरण के लिए, ≤0.02), Al, P, S नियंत्रित उच्च ग्रेड इस्पात जैसे विद्युत इस्पात के लिए ऑक्सीजन हटाने में उपयोग किया जाता है।
45% Si FeSi 40-47 Al, C, P, S नियंत्रित कास्ट आयरन फाउंड्री में एक प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है।

· कण आकार: अनुप्रयोग के आधार पर, फेरोसिलिकॉन विभिन्न आकारों में आपूर्ति किया जाता है, जैसे मानक टुकड़ा (10-100 मिमी), सुधारित टुकड़ा (10-50 मिमी), या पाउडर/फ़ाइन्स (0-8 मिमी)। फ़ाइन्स का अनुपात अक्सर सख्ती से नियंत्रित रहता है (उदाहरण के लिए, 10 मिमी से नीचे <5%)।

फेरोसिलिकॉन महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है:

· इस्पात उत्पादन: पिघले हुए इस्पात से ऑक्सीजन को हटाने के लिए (डीऑक्सीडाइज़र के रूप में) और मिश्र धातु के तत्व (इस्पात में विशिष्ट गुण जैसे बढ़ी हुई शक्ति और संक्षारण प्रतिरोधकता प्रदान करने) के रूप में कार्य करता है।
· ढलाई उद्योग: ढलवां लोहे के उत्पादन में गोलाकार ग्रेफाइट के निर्माण को बढ़ावा देने के लिए एक इनोकुलैंट के रूप में उपयोग किया जाता है, जिससे ढलवां लोहे की शक्ति और गुणवत्ता में सुधार होता है।

सारांश में, फेरोसिलिकॉन का उत्पादन उच्च तापमान धातुकर्म और सटीक नियंत्रण को जोड़कर एक जटिल प्रक्रिया है। विभिन्न ग्रेड और विनिर्देश विभिन्न अपस्ट्रीम उद्योगों की विविध आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, जिससे आधुनिक उद्योग में यह एक अनिवार्य महत्वपूर्ण सामग्री बन जाती है।