Hvernig tæknigráðu kísilduft er búið til: Frá kvars til dufts

Tæknigráðu kísilduft byrjar sem kvars og endar sem stærðar, greint duft. Á milli þessara tveggja punkta fer efnið í gegnum kafi ljósbogaofn, steypubeð, mulningarrás og mala- og flokkunarlínu og hvert þessara þrepa skilur eftir sig mark á óhreinleikastigi fullunninnar vöru. Að skilja leiðina er fljótlegasta leiðin til að skilja hvers vegna tvö duft sem seld eru undir sama nafni geta hegðað sér nokkuð öðruvísi í þjónustu.

Hráefni og ofnagjald

Hleðslan er byggð í kringum kvars, steinefnagjafa kísils og kolefnisafoxunarefni. Í reynd blandar álver saman nokkra kolefnisgjafa frekar en að treysta á einn: Jarðolíukoks og málmvinnslukoks veita megnið af afoxunaraflinu, en kol og viðarflís halda hleðslunni gegndræpi þannig að gas geti sloppið út og hvarfsvæðið kafnar ekki.

Kvars til málmvinnslu er valið á efnafræði jafn mikið og stærð. Járnoxíð, áloxíð og kalsíumoxíð í kvarsinu skýrast að miklu leyti til bráðna sílikonsins, svo lítið óhreinindi kvarsít er fyrsta skrefið í átt að þéttri einkunn. Hleðslan er blönduð í kolefni á milli kísils hlutfalls nálægt stoichiometric, með litlu umfram kolefni til að halda minnkuninni áfram.

Kolvetnislækkun í rafmagnsofninum

Lækkunin sjálf er háhita kolefnishvarf. Í heildina er kísil minnkað með kolefni í kísilmálm og kolmónoxíð. Öll efnafræðin er flóknari en þetta eina skref, vegna þess að kísilmónoxíð myndast í heitasta hluta hleðslunnar og þéttist síðan og hvarfast aftur hærra í ofninum, þannig að ofninn hegðar sér sem mótstraumsofninn frekar en sem einfaldur bræðslupottur.

Viðbragðshitastig nær u.þ.b. 1800 til 2000 gráður á Celsíus á rafskautsoddunum og ferlið er orkufrekt, þar sem birtar tölur um iðnaðarkísilbræðslu eru almennt tilgreindar á bilinu 11.000 til 14.000 kílóvattstundir á hvert tonn. Stöðugleiki aflgjafa skiptir jafn miklu máli og raforkuverð, því truflun á ofnaherferð truflar hleðsluna og birtist síðar sem dreifður greiningar.

Tapp, steypa og kæling

Málmur er tappaður úr ofninum með millibili, skilur eftir um það bil 1500 til 1600 gráður á Celsíus og er keyrt inn í grunn steypubeð eða í mót. Tappaæfingar ákvarða hversu mikið gjall og ofnryk ferðast með málmnum, þannig að kranagöt og þvottavél eru hreinsuð og viðhaldið sem hluti af gæðarútínu frekar en sem heimilishald.

Eftir steypuna er kísillinn látinn kólna og síðan brotinn í klump. Kælihraði hefur áhrif á kristalstærð hleifarinnar og þar af leiðandi hvernig efnið brotnar við mulning, sem aftur hefur áhrif á afrakstur fínni möskvaskurðanna sem gerðar eru síðar í ferlinu.

Mylja, mala og flokka

Kísillklumpur minnkar í áföngum. Kjálka- og rúllukrossar taka steypuefnið niður í grófa afurð og malaði málmurinn er síðan malaður í kúlukvörn eða álíka fínmölunareiningu. Loftflokkun fylgir myllunni og aðskilur malað efni í möskvasviðin sem markaðurinn kaupir, frá 20 til 100 möskva gróft duft niður í 45 til 325 möskva fínefni.

Mölun er þar sem mengunarhættan er mest. Mediaslit og fóðurslit koma járni inn í annars hreina vöru, þannig að hringrásir nota slitþolið efni og segulmagnaðir aðskilnaðarskref er sett eftir mölun til að fjarlægja járnið sem tekið er upp í mylluna. Skimun staðfestir síðan endanlega kornastærðardreifingu fyrir pökkun.

Hreinleikastýring og dæmigerð lokanotkun

Hleðslustjórnun:Kvarsefnafræði, afoxandi aska og hleðsluhlutfall setja þakið á það stig sem hægt er að ná áður en ofninn er jafnvel ræstur.

Ofnstýring:rafskautsstaða, tappaáætlun og aflstöðugleiki ákvarða hversu mikið af því þaki er í raun náð.

Mölunarstýring:fjölmiðlaval, segulaðskilnaður og ryksöfnun vernda greininguna eftir að málmurinn hefur farið úr ofninum.

Pökkunarstýring:rakahindranir og lokaðir pokar koma í veg fyrir að fína duftið taki upp vatn áður en það berst í bræðslustöðina.

Tæknistigskísill, málmvinnsluflokkurinn sem þessi leið framleiðir, greinir venjulega á um það bil 98% til 99% kísill með járn, ál og kalsíum sem helstu afgangsefni, og duftið er flokkað úr því með möskva og með greiningu.

Fullbúið duft er aðallega notað sem aukefni fyrir ó-járn málmblöndur, umfram allt í álblöndu og steypu. Það þjónar einnig eldföstum og efnafræðilegum skyldum, þar sem annaðhvort frumefniskísill eða fínn kísilgjafi er krafist. Kísill frumefnis er óleysanlegt í sýru og leysanlegt í basa við stofuhita og sýnir hegðun hálfleiðara, eiginleika sem skipta máli í þeim efna- og rafeindabúnaði sem byrja á málmvinnsluefni og betrumbæta það frekar.

Algengar spurningar

Sp.: Úr hverju er kísilduft úr tækniflokki?
Hann er gerður úr kísilmálmi sem er framleiddur með því að minnka kvars með kolefni í rafmagnsofni og mala síðan kælda málminn í stýrt möskvasvið.

Sp.: Af hverju er kolefni bætt við ofnhleðsluna?
Kolefni er afoxunarefnið. Það fjarlægir súrefni úr kísilinu og skilur eftir bráðið kísil- og kolmónoxíðgas sem fer úr ofninum sem-afgas.

Sp.: Við hvaða hitastig er málmurinn tapaður?
Bráðið kísil fer úr ofninum við u.þ.b. 1500 til 1600 gráður á Celsíus, eftir lækkunarviðbrögð sem ná um 1800 til 2000 gráður á Celsíus nálægt rafskautunum.

Sp.: Hvernig er járnmengun stjórnað við slípun?
Með því að nota slitþolið slípiefni og fóðringar og með því að keyra malað duftið í gegnum segulmagnaðir aðskilnað fyrir síðasta skimunarskrefið.

Sp.: Breytir mölun efnafræðilegum einkunn málmsins?
Það getur ekki bætt það. Mölun getur aðeins rýrt greininguna með slitmengun, þannig að einkunn duftsins er fest eftir einkunn málmsins sem var steypt.

Sp.: Til hvers er kísilduft af tæknigráðu notað?
Aðalnotkun þess er sem aukefni fyrir málmblöndur sem ekki eru -járn, sérstaklega ál, með frekari eftirspurn í eldföstum blöndum og í efnaferlum sem þurfa frumefniskísill.