Ferosilīcijs (FeSi) uzrāda dažādas ķīmiskās īpašības, pateicoties tā galvenajām sastāvdaļām - silīcijs(Si)Undzelzs (Fe)- un sakausējuma struktūru. Tās reaktivitāti ietekmē silīcija saturs (parasti 45–90% Si), piemaisījumi (piemēram, Al, C, Ca) un vides apstākļi. Galvenās ķīmiskās īpašības ir šādas:
1. Oksidācijas uzvedība
Reaktivitāte ar skābekli:
Silīcijs oksidējas labāk nekā dzelzs gaisā vai ar skābekli bagātā vidē:
Si+O2→SiO2 (ΔH<0, экзотермическая реакция).
Virsmas pasivēšana: Uz virsmas veidojas plāns slānisSiO₂(silīcija dioksīds), kas aizsargā sakausējumu no turpmākas oksidēšanās mērenā temperatūrā.
Augstas temperatūras oksidēšana: Temperatūrā virs 1200 grādiem oksidēšanās paātrinās, veidojot FeO un SiO₂ maisījumus.
2. Reakcija ar ūdeni/mitrumu
Ūdeņraža ražošana:
Ferosilīcijs lēni reaģē ar ūdeni vai mitrumu, izdalot ūdeņraža gāzi (H₂), īpaši sārmainos apstākļos:
FeSi+4H2O→Fe(OH)3+SiO2+2H2↑
Briesmas: Ūdeņraža uzkrāšanās rada sprādzienbīstamību; Uzglabāšanai nepieciešama sausa, vēdināma vide.
Ātruma faktori: Lielāks silīcija saturs un mazākas daļiņas palielina reakcijas ātrumu.
3. Skābes reaktivitāte
Spēcīgas skābes (HCl, H2SO4):
Ferosilīcijs izšķīst, izdalot ūdeņradi un veidojot silikātus un dzelzs sāļus:
FeSi+6HCl→FeCl2+SiCl4+3H2↑
Slāpekļskābe (HNO₃):
Pasivizē virsmu, veidojoties silīcija dioksīda slānim, palēninot turpmāko reakciju.
4. Reaktivitāte pret sārmiem
Spēcīgi sārmi (NaOH, KOH):
Reaģē ar silīciju, veidojot silikātus un ūdeņradi:
Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑
Sārmainos šķīdumos dzelzs praktiski nereaģē.
5. Reducējošo vielu īpašības
Augsta samazināšanas jauda:
Ferosilīcijā esošais silīcijs darbojas kā spēcīgs reducētājs metalurģijas procesos:
Magnija ražošana (Pidgeon process):
2MgO (kalcinēts dolomīts)+FeSi→2Mg↑+Ca2SiO4+Fe
Tērauda ražošana: Samazina dzelzs oksīdu (FeO) un citus piemaisījumus izkausētā tēraudā.
6. Mijiedarbība ar sārņiem
Izdedžu veidošanās:
Tērauda ražošanas procesā ferosilīcijs reaģē ar skābekli un izdedžu komponentiem (piemēram, CaO, Al2O3), veidojot sarežģītus silikātus:
SiO2+CaO→CaSiO3 (izdedžu sastāvdaļa).
Sārņu šķidrums: Regulē izdedžu viskozitāti, lai efektīvi noņemtu piemaisījumus.
7. Oglekļa un piemaisījumu ietekme
Oglekļa saturs:
Zema oglekļa satura pakāpe (C mazāka vai vienāda ar 0,2%) samazina nejaušu tērauda pārkaršanu.
Augsts oglekļa saturs var izraisīt karbīdu (piemēram, SiC) veidošanos paaugstinātā temperatūrā.
Alumīnijs (Al):
Palielina deoksidāciju, bet tēraudā var veidot nevēlamus alumīnija oksīda (Al2O3) ieslēgumus.
Fosfors (P) un sērs (S):
Stingri kontrolēts (<0,04% P, <0,02% S) во избежание охрупчивания конечной продукции.
8. Termiskā stabilitāte
Sadalīšanās:
Стабилен в стандартных условиях, но разлагается при очень высоких температурах (>1600 grādi) ar silīcija tvaiku izdalīšanos.
Reakcija ar ugunsizturīgiem materiāliem:
Izkausēts ferosilīcijs var korozēt pamata ugunsizturīgos materiālus (piemēram, uz MgO bāzes izgatavotās oderes).
9. Dopinga uzvedība
Metāla saderība:
Veido eitektiskos maisījumus ar dzelzi, pazeminot kušanas temperatūru.
Viegli leģēts ar pārejas metāliem (piemēram, Mn, Cr), lai iegūtu īpašus tēraudus.
Īss galveno reakciju apraksts
Reakcijas veids Ķīmiskais vienādojums Pielietojums/risks
OksidācijaSi + O₂ → SiO₂ Pasivēšana, izdedžu veidošanās
Reakcija ar ūdeniFeSi + H₂O → SiO₂ + Fe(OH)ₓ + H₂↑ Ūdeņraža sprādzienbīstamība
Skābes šķīdināšanaFeSi + HCl → FeCl₂ + SiCl4 + H₂↑ Analītiskā šķīdināšana, H₂ izdalīšanās
Samazinājums (MgO)2MgO + FeSi → 2Mg↑ + Ca₂SiO₄ + Fe Magnija ražošana (Pidgeon)
Praktiskās sekas
Uzglabāšana: Jābūt sausam, lai novērstu H₂ veidošanos.
Tērauda ražošana: Silīcija spēcīgā deoksidējošā spēja uzlabo tērauda kvalitāti.
Drošība: putekļi no sasmalcināta ferosilīcija ir viegli uzliesmojoši; Lai strādātu ar to smalka pulvera veidā, nepieciešama inerta atmosfēra.