Hvað er kísiljárn og hvernig er það framleitt?

Kísiljárner framleitt í gegnum akolvetnislækkunferli, þar sem kísil (SiO₂) er minnkað með kolefni í nærveru járns til að mynda kísil-járn málmblöndu. Framleiðslan er orkufrek og fer nær eingöngu fram íkafi ljósbogaofnar (SAF). Hér að neðan er skref-fyrir-skref útskýring á ferlinu.

Helstu hráefni fyrirkísiljárnframleiðsla eru:

• Kísiluppspretta– kvars-, kvarsít- eða kísilsteinar, sem gefa kísilinn.
• Kolefnisgjafi– málmvinnslukoks, kol eða viðarkol, sem virkar sem afoxunarefni.
• Járn uppspretta– Stálrusl, malarvog eða járngrýti, sem sér um járnhlutann.

Þessi efni eru vegin vandlega í samræmi við æskilegan sílikonflokk (td 65%, 72% eða 75% Si) og síðan vandlega blandað til að tryggja samræmda fóðursamsetningu.

Blandaða hleðslan er stöðugt færð inn í akafi ljósbogaofn– stór, eldföst fóðruð stálskel búin þremur grafít- eða Söderberg rafskautum sem eru á kafi í hleðsluefnið.

Þegar háspennu rafstraumur fer á milli rafskautanna myndast sterkur bogi sem framleiðir hitastig sem nemur2000 gráður til 2500 gráður. Þessi hiti bræðir hleðsluna og knýr efnaminnkunarhvörfin áfram.

Kjarnahvarfið við bræðslu er:

SiO₂ + 2C → Si + 2CO

Í þessum viðbrögðum:

• Kolefni úr kókinu fjarlægir súrefni úr kísilinu.
• Frumefniskísill losnar og leysist upp í bráðna járnið úr ruslinu eða kvarðanum og myndar kísiljárnblönduna.
• Kolmónoxíð (CO) gas myndast og sleppur úr ofninum sem aukaafurð.

Ofninn starfar stöðugt, með nýrri hleðslu bætt við að ofan á meðan bráðið ál og gjall safnast fyrir neðst.