مقدمه

فروسیلیسیم آمیژانی است از آهن و سیلیسیم که از طریق حرارت دادن ، احیاء و ذوب سنگ آهن و سیلیس (کوارتز) توسط کربن، عمدتا در کورههای قوس الکتریکی تولید میشوند .
نسبت ترکیبی آن عمدتا از 10 تا 90 درصد سیلیسیم و بقیه آهن است. در همین حال عناصر ناخالصی نظیر منگنز، کرم ،فسفر، گوگرد و آلومینیم در مقادیر کمتر از 5/0 درصد در فروسیلیس می توانند حضور داشته باشند. کربن به عنوان ناخالصی (ناخواسته) و همچنین به عنوان عنصر سوم در انواع فروسیلیسها حضور دارد. فروسیلیسیم یکی از آمیژانهای مورد مصرف در صنایع مختلف، به خصوص صنایع متالورژی است و از این نظر اهمیت بالائی دارد. چگونگی کاربرد این ماده در صنعت تا حدود زیادی به نسبت آهن و سیلیسیم موجود در آن و همچنین ناخالصیهای متعارف بستگی دارد. فروسیلیسیم در صنایع متالورژی به عنوان عنصر آلیاژی، جوانهزا و اکسیژنزدا و سیلیسیم تقریباً خالص در صنایع الکترونیکی به عنوان نیمه هادی و یکسوکننده می تواند کاربرد داشته باشد. علاوه بر آن مشتقات ترکیبی سیلیس در ساخت رزینهای سیلیسیمی، لعابها ،لاستیک و… مصرف میشود .[1]

فهرست مطالب

چکیده ……………………………………………………………………………1
مقدمه ……………………………………………………………………………2

فصل اول: کلیات

1-1- صنعت فروآلیاژ…………………………………………………………….. 5
1-2- تاریخچه تولید فروآلیاژها ………………………………………………….6
1-3- تولید فروآلیاژ در ایران و جهان……………………………………………. 7
1-3- 1- تولید فروآلیاژ در جهان………………………………………………… 7
1-3- 2- تولید فروآلیاژ در ایران………………………………………………….. 7
1-4- فروسیلیسیم………………………………………………………………. 7
1-5- فرومنگنز پر کربن و فروسیلیکو منگنز…………………………………….. 9
1-6- فروکروم پر کربن……………………………………………………………. 9
1-7- فرومولیبدن………………………………………………………………. 10
1-8- مواد تلقیحی یا جوانه زا……………………………………………….. 10
1-9- انرژی……………………………………………………………………… 11
1-10- اشتغال و بهره وری تولید نیروی انسانی…………………………….. 11
1-11- صنعت فروآلیاژ سازی در ایران و روند رشد و توسعه ان……………… 11
1-12- انرژی در ایران……………………………………………………………. 12
1-13- فرو آلیاژ در ایران…………………………………………………………. 12
1-14- مصرف انواع فروآلیاژ در ایران و دور نمای اینده………………………… 12
1-15- صادرات و واردات فروآلیاژ ها در ایران…………………………………… 13
1-16- ارزیابی تولید فروآلیاژ ها در سال 2008 و .2009 ……………………..13.

فصل دوم: فروسیلیسیم

2-1- تعریف………………………………………………………………………….. 17
2-2- نحوه تولید ……………………………………………………………………..17
2-3- فرآیند تولید…………………………………………………………………….. 18
2-4- کاربرد……………………………………………………………………………. 19
2-5- تولید فروسیلیسیم در شرکت صنایع فروآلیاژ ایران………………………….. 19
2-7- ارزیابی کشورهای عمده تولید کننده فروسیلیسیم……………………….. 23
2-7- 1-کشور های عمده تولید کننده فروسیلیسیم در دنیا…………………….. 24
2-7- 2- کشور های عمده صادر کننده فروسیلیسیم در دنیا …………………….24
2-7- 3-کشور های عمده وارد کننده فروسیلیسیم در دنیا ………………………24

فصل سوم: سیلیسیم و صنعت

3-1 – صنایع متالورژی…………………………………………………………………. 26
3-1- 1- اکسیژن زدا ……………………………………………………………………..26
3-1- 2- جوانه زا ………………………………………………………………………….27
3-1- 3 – عنصر الیاژی……………………………………………………………………. 28
3-1- 4- سایر مصارف متالورژیکی……………………………………………………….. 29
3-2- صنایع الکترونیکی……………………………………………………………………. 29
3-3- سایر صنایع…………………………………………………………………………… 30
3-4- فروسیلیسیم در صنایع متالورژی…………………………………………………… 30
3-5- اثر سیلیسیم درچدن………………………………………………………………… 31
3-6- اثر سیلیسیم در فولاد ………………………………………………………………..31
3-7- ویژگی های فروسیلیسم…………………………………………………………….. 34

فصل چهارم: مواد اولیه

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………….. 38
4-2- مواد حامل سیلیسیم……………………………………………………………………. 39
4-2- 1- کوارتز……………………………………………………………………………………. 39
4-2- 2 –کوارتزیت………………………………………………………………………………… 40
4-2- 3-کالسه دوان……………………………………………………………………………… 41
4-3- مواد حامل کربن…………………………………………………………………………….. 41
4-3- 1-کک نفتی و قیری………………………………………………………………………….. 42
4-3- 2-کک متالورژی ………………………………………………………………………………..42
4-3- 3- زغال چوب…………………………………………………………………………………. 43
4-3- 4- زغال سنگ………………………………………………………………………………… 44
4-3- 5- تراشه چوب……………………………………………………………………………….. 46
4-4 – مواد حامل آهن………………………………………………………………………………. 47
4-5- عملیات بر روی مواد اولیه( بار آرایی)………………………………………………………… 48
4-5- 1- دانه بندی مواد اولیه………………………………………………………………………. 50
4-5- 2- خشک کردن و کاهش میزان رطوبت مواد اولیه………………………………………… 52
4-6- میزان مصرف مواد اولیه و محاسبه شارژ…………………………………………………… 53.
4-6- 1- مقدار کوارتز مصرفی………………………………………………………………………. 54
4-6- 2- مقدار گندله سنگ اهن مصرفی…………………………………………………………. 55
4-6- 3- مقدار مواد احیاء کننده مصرفی…………………………………………………………… 55

فصل پنجم: کوره های تولید فروسیلیسیم

5-1- مقدمه………………………………………………………………………………………….. 58
5-2- انواع کوره های قوس الکتریکی تولید فروالیاژ ها…………………………………………… 58
5-2- 1- سیستم الکتریکی…………………………………………………………………………. 58
5-2- 2 – نوع الکترود…………………………………………………………………………………. 58
5-2- 3- استقرار الکترود ها………………………………………………………………………….. 58
5-2- 4 – وضعیت بوته …………………………………………………………………………………..59
5-2- 5- وضعیت سقف کوره …………………………………………………………………………..59
5-2- 6- نحوه تولید حرارت……………………………………………………………………………. 60
5-3- طراحی کوره ………………………………………………………………………………………60
5-3- 1- انتخاب قدرت ترانسفور ماتو………………………………………………………………..ر 60
5-3- 2- ولتاژ ثانویه و جریان الکترود …………………………………………………………………..61
5-3- 3 – قطر الکترود……………………………………………………………………………………. 62
5-3- 4- فاصله میان الکترود ها……………………………………………………………………….. 63
5-3- 5- قطر و عمق کوره ………………………………………………………………………………63

فصل ششم: ترمودینامیک و شیمی فیزیک تولید فروسیلیسیم

6-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………. 65
6-1- 1- مشخصات فیزیکی شیمیایی و ترمودینامیکی فروسیلیسیم…………………………….. 66
6-1- 2 – ترمودینامیک واکنش ها…………………………………………………………………………. 66
6-2- دیرگدازها ………………………………………………………………………………………………67.
6-3- ویژ گی انتخاب نسوز برای فرآیند تولید فروسیلیسیم…………………………………………….. 68
6-4- الکترود…………………………………………………………………………………………………. 70
6-4- 1- مقدمه…………………………………………………………………………………………….. 70
6-4- 2- الکترود های زودربرگ ……………………………………………………………………………..72
6-4- 3- اصول کار الکترود های زودربرگ…………………………………………………………………. 75
6-4- 4 – عوامل موثر بر مصرف الکترود در فرایند تولید فروسیلیسیم…………………………………… 75

فصل هفتم: محصول

7-1- عملیات تصفیه و حذف ناخالصی ها………………………………………………………………………… 7
7-2- بارریزی و برداشت محصول………………………………………………………………………………….. 80
7-2- 1- تجهیزات و مشخصات فنی موجود در کارخانه ازنا ……………………………………………………..80
7-2- 2- شرح عملیات خردایش و دانهبندی در کارخانه ازنا…………………………………………………….. 82
7-2- 3- تصفیه گاز و غبارگیری در کارخانه ازنا……………………………………………………………………..83
7-2- 3-1-تجهیزات و مشخصات فنی سیستم غبارگیر………………………………………………………….. 83
7-2- 3-2-شرح کلی فرآیند غبارگیری در کارخانه ازنا ……………………………………………………………..85

فصل هشتم:کنترل فرآیند تولید

8-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………. 88
8-2- مواد اولیه………………………………………………………………………………………………………….. 88
8-3- کنترل مقدار کربن…………………………………………………………………………………………………. 8
8-4- تغییرات مخلوط ……………………………………………………………………………………………………92
8-5- کنترل انرژی مصرفی کوره………………………………………………………………………………………… 92
8-6- بار آرایی…………………………………………………………………………………………………………….. 92
8-7- کوره…………………………………………………………………………………………………………………… 93
8-8- آرایش محصول(خردایش،دانه بندی،انبارکردن)…………………………………………………………………… 95
8-9- مهندسی تولید ……………………………………………………………………………………………………….96
8-9- 1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………. 96
8-9- 2- انتقال محصول……………………………………………………………………………………………………… 97
8-9- 3- تجهیزات و تاسیسات……………………………………………………………………………………………… 98
8-9- 3- 1- بدنه کوره…………………………………………………………………………………………………………. 98
8-9- 3-2- در پوش کوره و دود کش ها ………………………………………………………………………………………98
8-9- 3-3- ماشین تصحیح شارژ……………………………………………………………………………………………… 99
8-9- 3-4- الکترود ها …………………………………………………………………………………………………………..99
8-10- تکنیک های عملی در پیشرفت فرایند………………………………………………………………………………. 100

فصل نهم: سیلیس

9-1-1- 1-1- کوارتز درشت بلورین………………………………………………………………………………………….. 104
9-1-1- 1-2-کوارتز ریز بلورین ………………………………………………………………………………………………..106
9-1- 1-2- تریدیمیت………………………………………………………………………………………………………….. 106
9-1- 1-3-کریستوبالیت………………………………………………………………………………………………………. 106
9-1- 1-4- اوپال…………………………………………………………………………………………………………………. 107
9-1- 2-شرایط تشکیل کانی های گروه سیلیس…………………………………………………………………………… 107
9-1- 2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………… 107
9-1- 2-2- تشکیل سیلیس در سنگ های آذرین…………………………………………………………………………… 108
9-1- 2-3- تشکیل سیلیس در کانسارهای پگماتیتی……………………………………………………………………… 109
9-1- 2-4 تشکیل سیلیس در کانسارهای متعاقب ماگمائی (پس ماگمائی) ……………………………………………109
9-1- 2-5 تشکیل سیلیس در شرایط دگرگونی………………………………………………………………………………. 110
9-1- 3- زمین شناسی سیلیس در ایران…………………………………………………………………………………….. 110
9-1- 3-1- کوارتزیت فوقانی……………………………………………………………………………………………………… 110
9-1- 3-2- ماسه سنگهای دوران اول و دوم……………………………………………………………………………………..111
9-1- 3-3- کانسارهای سیلیس دوران سوم تاکنون ………………………………………………………………………….111
9-1- 3-4- منابع متفرقه سیلیس……………………………………………………………………………………………….. 112
9-1- 4- معادن سیلیس ایران……………………………………………………………………………………………………. 112
9-2- کاربردهای سیلیس…………………………………………………………………………………………………………. 113
9-2- 1-کاربرد سیلیس در صنایع شیشه………………………………………………………………………………………… 113
9-2- 2-کاربرد سیلیس در صنایع ریخته گری…………………………………………………………………………………….. 114
9-2- 3-کاربرد سیلیس در صنایع ساختمان ……………………………………………………………………………………..114
9-2- 4-کاربرد سیلیس در تولید دیر گدازها ……………………………………………………………………………………….115
9-2- 5-کاربرد سیلیس در تولید سیلیکات سدیم ……………………………………………………………………………….116
9-2- 6-کاربرد سیلیس در صنایع سرامیک و لعاب……………………………………………………………………………….. 116
9-2- 7-کاربرد سیلیس در تولید اورگانومتالهای سیلیسی……………………………………………………………………. 117
9-2- 8-کاربرد در صنایع عایق و تولید پشم شیشه……………………………………………………………………………. 117
9-2- 9-کاربرد سیلیس در جواهرسازی و سنگهای تزئینی…………………………………………………………………… 117
9-2- 10-کاربرد سیلیس در صنایع و تجهیزات نوری…………………………………………………………………………….. 118
9-2- 11-کاربرد سیلیس در صنایع الکترونیک ……………………………………………………………………………………..118
9-2- 12-کاربرد سیلیس در تصفیه آب……………………………………………………………………………………………. 118
9-2- 13-کاربرد در صنایع ساینده و پولیش…………………………………………………………………………………………. 118
9-2- 14-کاربرد سیلیس در پاک کننده ها و مواد شوینده………………………………………………………………………… 119
9-2- 15-کاربرد سیلیس در فیلتراسیون و تصفیه مواد……………………………………………………………………………. 119
9-2- 16-کاربرد سیلیس در پرورش کوارتز مصنوعی و تهیه ژلهای سیلیسی…………………………………………………… 119
9-2- 17-کاربردهای متفرقه سیلیس………………………………………………………………………………………………… 120
9-3- تاثیرات زیست محیطی…………………………………………………………………………………………………………. 120
9-4- مشخصات عمومی و کلی سیلیس…………………………………………………………………………………………… 121
9-4-1- مشخصات سیلیس………………………………………………………………………………………………………….. 121
9-4-2- مشخصات شیمیایی سیلیس………………………………………………………………………………………………. 121
9-4-3- مشخصات فیزیکی و مکانیکی……………………………………………………………………………………………….. 122
9-5- بررسی وضعیت سیلیس در ایران و جهان……………………………………………………………………………………… 122
9-5-1- مصارف عمده سیلیس ………………………………………………………………………………………………………….122

فصل دهم: معدن سیلیس قید علی ازنا

10-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………… 132
10- 2- محل و موقعیت جغرافیایی……………………………………………………………………………………………………. 133
10- 3- شرایط اقلیمی و وضعیت آب و هوایی معدن………………………………………………………………………………… 134
10- 4- زمین شناسی معدن…………………………………………………………………………………………………………. 134
10- 4- 1- زمین شناسی ناحیه ای………………………………………………………………………………………………….. 134
10- 4- 2- زمین شناسی کا نسار…………………………………………………………………………………………………….. 135
10- 4- 3- کمربالا و کمر پایین ماده معدنی…………………………………………………………………………………………… 135
10- 4- 4- تکنونیک و زمین ساخت معدن………………………………………………………………………………………………. 135
10- 4- 5- بافت و ساخت ماده معدنی…………………………………………………………………………………………………. 135
10- 4- 6- ژنز ماده معدنی ………………………………………………………………………………………………………………136
10- 4- 7- سن زمین شناسی…………………………………………………………………………………………………………… 136
10- 5- آنالیز شیمیایی………………………………………………………………………………………………………………….. 136
10- 6- آنالیز فیزیکی………………………………………………………………………………………………………………………. 136
10- 7- روش کلی استخراج ……………………………………………………………………………………………………………….137
10- 8- طراحی معدن………………………………………………………………………………………………………………………. 138
10- 9- راهسازی……………………………………………………………………………………………………………………………. 139

فصل یازدهم: سیلیسیم فلزی

11-1- سیلیسیم فلزی……………………………………………………………………………………………………………………. 149
11- 2- روش تولید سیلیسیم فلزی……………………………………………………………………………………………………….. 149
11- 3- انواع مختلف سیلیسیم فلزی…………………………………………………………………………………………………….. 151
11- 4- کاربردها ………………………………………………………………………………………………………………………………152
11- 4-1- سیلیسیم در صنایع متالورژی…………………………………………………………………………………………………… 152
11- 4-2-سیلیسیم در صنایع شیمیایی…………………………………………………………………………………………………… 155

فصل دوازدهم: کاربید سیلیسیم و سیلیکو بریکت

12- 1-1- خواص…………………………………………………………………………………………………………………………….. 157
12- 1-2- روش تولید ………………………………………………………………………………………………………………………..158
12- 1-3- روشهای آزمایش…………………………………………………………………………………………………………………. 160
12- 2- سیلیکو بریکت ………………………………………………………………………………………………………………………..162

فصل سیزدهم: کنترل آلودگی در صنایع فروسیلیسیم

13- 1- تجهیزات کنترل آلودگی در صنایع فروسیلیسیم………………………………………………………………………………….. 165
13- 2- وضع موجود کارخانه فروآلیاژ ایران…………………………………………………………………………………………………. 165
13- 2- 1- منابع انتشار دود و ذرات گرد و غبار……………………………………………………………………………………………… 165
13-2- 3- تجهیزات زیست محیطی کنترل آلودگی هوا…………………………………………………………………………………….. 166

فصل چهاردهم: نتیجه گیری و پیشنهادات

نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………… 168

پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 169
منابع و ماخذ…………………………………………………………………………………………………………………………………… 170
فهرست منابع فارسی……………………………………………………………………………………………………………………….. 170
فهرست منابع لاتین…………………………………………………………………………………………………………………………… 171

سایت های اطلاع رسانی …………………………………………………………………………………………………………………172

فهرست جداول
عرضه و تقاضای فروسیلیسیم ……………………………………………………………………………………………………………….8

مواد اولیه مصرف شده برای تولید فروسیلیسیم در شرکت صنایع فروآلیاژ ایران………………………………………………………….. 8

مواد اولیه مصرف شده برای تولید سیلیکون متال در شرکت صنایع فروآلیاژ ایران………………………………………………………… 8
میزان تولید فولاد کشور و میزان نیاز به فروسیلیسیم………………………………………………………………………………………… 9
ترکیب شیمیایی چند نوع کوارتز 40 آنالیز شیمیایی خاکستر کک متالورژی……………………………………………………………….. 43

ترکیب شیمیایی نمونه از چند نوع کک………………………………………………………………………………………………………….. 43

مشخصات فیزیکی و شیمیایی زغال چوب 44 آنالیز شیمیایی خاکستر زغال چوب……………………………………………………….. 44
شخصات زغال سنگ مصرفی کارخانه 45 آنالیز شیمیایی خاکستر زغال سنگ…………………………………………………………….. 45

مقایسه راکتیویته انواع مواد احیا کننده 47 تاثیر دانه بندی کک بر میزان مصرف انرژی به ازای هر تن محصول……………………………. 51

تاثیر دانه بندی کک بر میزان مصرف انرژی و میزان مصرف کوارتز…………………………………………………………………………………. 51
ترکیب شیمیایی سیلیکون متال متالورژی بر طبق استاندارد ژاپنی دانه بندی سیلیکون متال فلزی بر طبق استاندارد ژاپنی………. 152

.میزان سیلیسیم در آلیاژهای سری 300 را نشان می دهد………………………………………………………………………………………. 153
154 .میزان عناصر آلیاژی و درصد سیلیسیم را در آلیاژهای آلومینیم سری 400 نشان می دهد آنالیز شیمیایی و میزان درصد سیلیسیم در آلیاژهای آلومینیم سری 4000 154 آنالیز شیمیایی و میزان درصد سیلیسیم در آلیاژهای آلومینیم سری 6000………………………… 154

فهرست اشکال

نحوه تولید فروسیلیسیم…………………………………………………………………………………………………………………….. 18
تاثیر میزان رطوبت همراه شارژ بر میزان مصرف انرژی…………………………………………………………………………………….. 53
نمای کلی سیستم غبارگیر…………………………………………………………………………………………………………………. 86
رابطه بین نرخ کربن ثابت وبازیابی سیلیسیم………………………………………………………………………………………………. 90
فلوچارت مراحل استخراجی معدن سیلیس قیدعلی……………………………………………………………………………………. 138
نمونه هایی از سنگ کوارتز که در تولید سیلیکون متال مورد استفاده قرار می گیرد………………………………………………… 149
شمایی از مراحل مختلف تولید سیلیکون متال …………………………………………………………………………………………. 150
اثر درصد چسب 1 برروی بازیابی……………………………………………………………………………………………………………. 163
اثر درصد چسب 2 برروی بازیابی……………………………………………………………………………………………………………. 163
انواع بریکت………………………………………………………………………………………………………………………………………163

 

فصل اول
کلیات
1-1- صنعت فروآلیاژ
فروآلیاژ، آلیاژ هایی هستند که از آهن و یک یا چند عنصر دیگر تشکیل شـده انـد و شـرایط آسـانداخل شدن عنصر یا عناصر مورد نظر به فولاد یا چدن مذاب را فراهم می کنند. نقش این عناصر مـی توانـدشامل اکسیژن زدایی و یا ایجاد ساختار مورد نظر و دستیابی به خواص فیزیکـی و شـیمیایی مطلـوب بـرایکاربردهای معین انواع فولاد و چدن باشد.
این عناصر عبارت اند از سیلیسیم. منگنز. کروم. مولیبدن. وانادیوم. تیتانیوم. کبالت. نیکل و تنگستن.
و …افزودن عناصر فوق الذکر به صورت خالص به آلیاژ های ( فولاد و چدن ) به دلایل زیر انجام نمی شـو د:
[29]
1- تولید بعضی از فلزات به صورت خالص از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست.
2- قیمت عناصر آلیاژی به شکل خالص بسیار گران و هزینه تولید آنها بسیار زیاد است.
3- نقطه ذوب عناصر در حالت خالص بیشتر از حالت آلیاژی است . لذا ایجاد دمای مورد نظر برای ذوب عناصر خالص علاوه بر ایجاد هزینه های بیشتر برای تولید، مشکلات فنی زیادی هم به دنبال دارد و اصولاً استفاده از فروآلیاژ ها به طور قابل توجهی آسان تر از افزودن عناصر به صورت خالص است.
بعضی از فرو آلیاژ ها نقش جوانه زدایی فاز های معینی از جمله گرافیت کـروی و یـا بهینـه سـازی وپالایش ریز ساختار را در آلیاژ های چدن بازی می کنند و به ایـن فرو آلیـاژ هـا مـواد تلقیحـی یـا جوانـه زا
[29] .می گویند inoculant
کاربرد عمده فرو آلیاژ ها در صنایع تولید انواع چدن و فولاد ریخته گری و الکترودسازی است. از این رو فروآلیاژ ها در تولید فولاد و قطعات ریخته گری فولادی و چدنی نقش منحصر به فردی ایفا مـی ک نن ـد لـذاتوسعه ظرفیت تولید فولاد و چدن در ایران مانند سایر کشورها با افزایش مصرف فروآلیاژ همراه خواهد بـو د.
بر این اساس تولید فروآلیاژ ها از نظر کمی و کیفی به تولید فولاد و گسترش صـنایع ریختـه گـری وابسـتهاست و هر قدر تولید فولاد و قطعات ریخته گری شده چدن بیشتر باشد نیـاز بـه فروآلیـاژ هـا بـه خصـوصفروسیلیسیم بیشتر خواهد بود. از آنجا که تولید فولاد در توسعه اقتصادی نقش مهمی دارد لذا تولید فروآلیاژ ها برای اقتصاد ملی از اهمیت بسیاری برخوردار است. با توجه به اینکه تهیه مواد اولیه و انرژی زا برای تولید فولاد در ایران مشکل زیادی ندارد و هم اکنون (1388) تقریبا معادل کل تولید داخلی محصولات فـولاد ی، متاسفانه از خارج وارد می شود. مسلما در آینده با راه اندازی و بهره برداری از کارخانه های در دست تجهیز تولید فولاد، مصرف فروآلیاژها مخصوصا فروسیلیسیم در کشور باید افزایش یابد
در حال حاضر 6 نوع فروآلیاژ و اکسید مولیبدن در 19 واحد فروآلیاژ و اکسید مولیبدن در ایران تولید می شوند.
در سال 87 تولید فروآلیاژ و اکسید مولیبدن در ایران ( بدون احتساب تولیدات 2 واحد که آمار خود را ارائه نکرده اند) حدود 75 هزار تن بوده است. [29]
1-2- تاریخچه تولید فروآلیاژها
به طور کلی فروآلیاژها که سیلیکون متال و فروسیلیسیم نیز از نظر نحوه تولیـد در ایـن رده بنـدیقرار می گیرند تا قبل از سالهای 1900 میلادی مانند ذوب کانه های آهن یا سنگ های منگنز آهـن دار دربوته های گرافیتی و در کوره های زمینی همراه با کک و سایر مواد لازم تولید می شـون د. محصـولات تولیـدشده طبق این روش از لحاظ کیفی فقط در موارد محدودی ارزش صنعتی داشتند. با این روش، فروآلیاژهایی که دارای نقاط ذوب بالا بودند، به علت عدم رسیدن به درجه حرارت های بـالا محصـولی غیـر همگـن مـیدادند. به عنوان یک راه حل تولید فروآلیاژهای کم عیار مثلا فروسیلیسیم 45 درصدی مطرح بودند. بـدیهیاست که مقادیر تولید شده به این طریق احتیاجات صنایع فولاد سازی را که در حال گسترش سـریع بودنـدنمی پوشانید. بنابراین می بایستی راه های دیگری پیدا می شدند که تولید بیشتری را همراه با کاهش قیمت تمام شده میسر سازند. با توجه به اینکه بحث روز تولید آلیاژهایی از آهن و یک عنصـر دیگـر بـود. بنـابراینروش های تولید فروآلیاژ از روش های تولید آهن و فولاد نمی توانست دور باشد. تا سـال 1920 آهـ ن خـا م فقط در کوره بلند تولید می شد. بنابراین در کوره بلند بجای شارژ کردن کانه های آهن خـال ص، کانـه هـایآهن منگنز دار، کروم دار و یا تیتانیم دار جهت تولید فروآلیاژها شارژ می کردند. تولید به ایـن روش جـز در چند مورد نتایج رضایت بخشی نداشت به طوری که بر مبنای تولید در کوره بلند صنایع عظیمی بر پـا شـد(تولید فرومنگنز و منگنز) ولی تولید سایر فروآلیاژها، فروسیلیسـیم و سـیلیکون متـال در کـوره بلنـد دارایمشکلات بسیار زیادی بود زیرا به سبب ساختمان و نوع کوره بلند نمی توانستند به درجه حرارت های بالای مورد نیاز برای احیا و ذوب اغلب فروآلیاژها برسند .
با ساخته شدن ژنراتورها و ایجاد صنایع تولید نیروی برق، تاریخچه تولید فروآلیاژها تکامل گسترده ای یافت.
کلیه عناصری که بخاطر نقطه ذوب و درجه حرارت احیای بالای اکسیدهایشان امکان تولید در کوره بلنـد را به راحتی نداشتند در یک کار منظم توسط MOISSAN فرانسوی تولید فروآلیاژهـ ا در یـک کـوره قـوسالکتریکی آزمایشگاهی انجام شد. نتایج آزمایشات این شخص توسـطHEROULT فرانسـوی بـه صـنعتکشانیده شد. ابتدا تولید کاربید کلسیم 2CaC این روش، صنعتی شد و سپس سـایر فروآلیاژهـا و از جملـهسیلیکون متال و فروسیلیسیم به تولید صنعتی رسیدند.
به این ترتیب استفاده از کوره های قوس الکتریکی برای تولیـد فروس یلیسـیم و سـیلیکون متـال بـه عنـوانبهترین راه تا امروز(سال 2010) می باشد.

1-3- تولید فروآلیاژ در ایران و جهان
1-3-1- تولید فروآلیاژ در جهان
طبق گزارشات موجود در سال 2004 میلادی حدود 5/22 میلیون تن فروآلیاژ در دنیـا تولیـد شـدهاست که به ترتیب کشور های چین. آفریقای جنـوب ی. اوکـرای ن. قزاقسـتان و نـروژ بـا تولیـد مجموعـاً 2/17 میلیون تن فروآلیاژ به ترتیب رتبه های اول تا پنجم و حدود 76 درصد سهم تولید فروآلیاژ جهان را به خود اختصاص داده اند.
کشور چین به تنهایی با تولید بیش از 65 /8 میلیون تن فروآلیاژ در سـال 2004 حـدود 38 درصـدتولید جهانی فروآلیاژ را در اختیار داشته و سهم ایران در تولید فروآلیاژ در سال ( 83 ) حدود 46.0% تولیـدجهانی بوده است. [27]

1-3-2- تولید فروآلیاژ در ایران
در سال 1388، 6 نوع فروآلیاژ و برخی از انواع جوانه زا در 13 واحد تولید فروآلیاژ ایران تولید می شوند مجموع تولید فروآلیاژ ایران در سال 84 حدود 112 هزار تن بوده است که نسبت به سال 83 حدود 8 درصد افزایش داشته است.
با توجه به اینکه ظرفیت اسمی تولید فروآلیاژ ایران در سال 84 حدود 156 هزار تن بـوده اسـت لـذابرای تولید فروآلیاژ در این سال فقط از حدود 72 درصد ظرفیت تجهیزات و امکانات موجود استفاده شد. اینک وضعیت تولید هر یک از فروآلیاژ ها در ایران بشرح زیر مورد بررسی قرار می گیرد: [27]

فصل دوم فروسیلیسیم
2-1-تعریف
سیلیسیم فراوانترین عنصر پوسته زمین بعد از اکسیژن می باشد و در طبیعت معمولاً به صورت کوارتز یافت می شود. امروزه از سیلیسیم در صنعت استفاده های گوناگونی شده اما یکـی از آلیـاژ هـای آن کـه کـاربردوسیعی پیدا نموده است فروسیلیسیم می باشد. فروسیلیسیم آمیژانی است از آهن و سیلیسیم کـه از طریـق حرارت دادن، احیاء و ذوب سنگ آهن و سیلیس توسط کربن در کوره های قوس الکتریکی تولید می شـو د.
فروسیلیسیم حاوی درصد های مختلف آهن و سیلیسیم است که میزان سیلیسیم موجـود در فروسیلیسـیممعمولاً مشخص کننده نوع فروسیلیسیم می باشد. از میان انواع مختلف فرو سیلیسیم، فروسیلیسـیمFeSi %75 رایج تر است. که به طور اسمی حاوی حداقل 75% سیلیسیم می باشـ د. ایـن مـاده در اوایـل سـال
1910 توسط فیزیکدان و شیمیدانان سوئدی و آلمانی به طور جداگانه تولید شده بود. [3]

2-2- نحوه تولید
پایه تولید فروسیلیسیم واکنش های کربوترمی است در اینجا بر اساس یکسری واکـنش هـای احیـائی مـوادشامل سیلیس ( سنگ کوارتز ) و اکسید آهن با افزودن انرژی الکتریکی و مواد احیاء کننده شامل کـربن دردمای مناسب احیاء شده و فروسیلیسیم تولید می شود. در این فرآیند مواد اولیه اعم از سنگ سـیلیس دانـهبندی شده و پوسته اکسیدی به همراه مواد احیاء کننده نظیر ذغال سنگ. کک و ذغال چوب از طریق انبـارهای روزانه توسط سیستم انتقال مواد وارد کوره ذوب می شوند. این شارژ توسـط الکتـرود هـایی بـ ا شـدتجریان حـدود اً 120 کیلـو آمپـر و در دمـایی حـدو د 2500 درجـه سـانتیگراد و طـی یـک پروسـه الکتـرومتالورژیکی احیاء و ذوب می شود. عملیات ذوب ریزی در کارخانه صنایع فروآلیاژ ایران به طور متوسـط هـردو ساعت یک بار انجام و فروسیلیسیم تولیدی پس از تخلیه در بستر های مخصوص منجمد شـد ه و پـس ازسرد شدن توسط سنگ شکن خرد و با دانه بندی های متفاوت به صورت فله و یا در کیسه های بیـگ بـگروانه بازار می گردد. [3]

شکل2-1- نحوه تولید فروسیلیسیم [3]

2-3- فرآیند تولید
شارژ کوره: سنگ سیلیس دانهبندی شده (125 -25 میلیمتر) در کارخانه ازنا و سمنان همراه با زغال سنگ دانهبندی شده (15-5 میلیمتر) ،کک (20 -5 میلیمتر) ،زغال چوب (80-10 میلیمتر) و پوسته اکسیدی آهن از طریق انبارهای روزانه و توسط سیستمهای انتقال مواد وارد کوره ذوب قوس الکتریکی میگردد.
احیا و ذوب: این شارژ توسط الکترودهای گرافیتی با شدت جریان حدود 120000 آمپر و در دمایی حدود 2500 درجه سانتیگراد و طی یک پروسه الکترومتالورژیکی در منطقه حفرههای واکنشی احیاء و ذوب میشوند.
بارگیری و حمل مذاب: عملیات ذوب گیری در کارخانه ازنا به طور متوسط هر 2 ساعت یکبار و از طریق دهانه کوره قوس الکتریکی تخلیه انجام میشود .سوراخ کردن دهانه بارگیری به وسیله قوس الکتریکی و یا دریل هوای فشرده انجام میشود .با توجه به فواصل زمانی بارگیری، ظرفیت پاتیل حداقل 5.2 متر مکعب است. پاتیل مورد استفاده که از یک پوسته فولادی و جداره نسوز داخلی به ارتفاع 3.2 و قطر متوسط 9.1 متر ساخته شده، حدود 3 متر مکعب حجم مفید دارد. برای جابجایی پاتیل از یک واگن و یک جرثقیل سقفی استفاده میشود .حداکثر وزن پاتیل با مذاب حدود 23 تن است که حداقل ظرفیت 25 تن را برای جرثقیل و واگن ایجاب میکند .پس از پر شدن پاتیل دهانه بارگیری مجدداً با پرتاب و کوبش مواد کربنی بسته میشود .[2و34]

2-4-کاربرد
کاربرد های اصلی و اساسی فروسیلیسیم در صنایع ریخته گری و تولید فولاد به صورت زیر است:

1- اکسیژن زدا: فروسیلیسیم در صنایع تولید فولاد به عنوان اکسیژن زدا کاربرد عمده دارد.
2- جوانه زا: به علت گرافیت زائی بالای سیلیسیم، فروسیلیسیم به عنوان جوانه زا در تولید انواع چـدنهای خاکستری کاربرد دارد.
3- عنصر آلیاژی: سیلیسیم یکی از عناصـر آلیـاژی مهـم در آلیـاژ هـای آهنـی و غیـر آهنـی اسـت ازفروسیلیسیم برای افزودن سیلیسیم به چدن یا فولاد آلیاژی استفاده می کنند .
4- تولید فولاد های نسوز.
5- ماده احیاء کننده در تولید سایر فروآلیاژ ها. وقتی فروسیلیسیم در ریخته گری فولاد مورد اسـتفادهقرار می گیرد استحکام. سختی. الاستیسیته و قابلیت مغناطیسی آن افزایش می یابـ د. بـا افـزودنفروسیلیس به مذاب همچنین می توان از تشکیل کاربید های ناخواسته جلوگیری شود.
6- صنایع شیمیایی
البته در حال حاضر استفاده عمده فروسیلیس در ایران برای اکسیژن زدایی فولاد در پاتیل فولاد بر و جوانـهزایی در ریخته گری چدن های خاکستری، استفاده به عنوان عنصر آلیاژی در فولادهای آلیـاژی مـی باشـد.
[3]

2-5-تولید فروسیلیسیم در شرکت صنایع فروآلیاژ ایران
از آنجایی که در میان فروآلیاژ ها فروسیلیسیم بیشترین مصرف در صنعت را داراست شرکت صنایع فروآلیـاژایران با هدف تولید فروسیلیسیم به عنوان تامین کننده یکی از مواد اولیه صنایع تولید فولاد و چدن در سال 1365 تاسیس شد. عملیات اجرایی این فاز که از سال 1368 آغاز شده بود در اسفند ماه سال 1372 رسماً افتتاح گردید این کارخانه در زمینی به مساحت 53 هکتار و در نزدیکی شهر ازنا یکی از شهر هـای لرسـتانقرار دارد.
از مهم ترین دلایل راه اندازی کارخانه در این شهر بشرح زیر است:

1-وجود منابع غنی سیلیس به عنوان یکی از مهم ترین مواد اولیه تولید فروسیلیس.
2- نزدیکی به مراکز تولید فولاد کشور.
3- استفاده از حمایت های دولت برای ایجاد صنایع زیر بنایی در مناطق محروم.
ظرفیت سالانه کوره قوس الکتریکی فاز اول این کارخانه حدوداً 25000 تن فروسیلیسیم بود که بـر اسـاساین تناژ حدود 7000 تن میکروسیلیکا به عنوان محصول جانبی تولید می گردد. در سال 1389 این شرکت به عنوان یکی از بزرگترین تولید کنندگان و صادر کنندگان فروسیلیسـیم و میکروسـیلیکا در ایـران مطـرح می باشد.
در سال 1387 طرح توسعه این شرکت نیز بـا هـدف تولیـد سیلیسـیم فلـزی و بـالا بـردن ظرفیـت تولیـدفروسیلیسیم با احداث دو واحد کوره در دست اجرا بـوده ک ـه تجهیـزا ت دسـت دو م آن در سـال 1375 از کشور آلمان خریداری شده است.
با راه اندازی پروژه طرح و توسعه ظرفیت فروسیلیسیم حدوداً به 45000 تن در سال و ظرفیت میکروسیلیکا نیز حدوداً به 15000 تن افزایش یافته است. یکی از دو کوره موجود در برنامه طرح و توسـعه کـوره ای بـاتوان حدوداً 5/18 مگا وات برای تولید سیلیسیم فلزی می باشد که در آینده نزدیک به بهره برداری خواهـدرسید. لازم به ذکر است که کاربرد عمده این ماده در متالورژی فلزات غیر آهنی و نیـز صـنایع شـیمیایی درتولید انواع سیلیکون ها و سیلان ها برای صنعت آلومینیوم و همچنـین صـنایع الکترونیکـی (سـاخت نیمـههادی ها) و صنایع تولید باتری خورشیدی می باشد. از سال 1388 دو کوره خریداری شده به مرحله تولیـ د فروسیلیسیم رسیده اند.[3]
فروسیلیسم یک آمیژان متشکل از آهن و سیلیسیم با نسبت های مختلف آهن و سیلیسیم می باشد کـه بـهطور کلی نسبت ترکیبی آن شامل 10-90 درصد سیلیسیم و بقیـه آهـن اسـت. در جـدول 2-1 خـواص ومشخصات انواع مختلف این آمیژان آورده شده است. رایج ترین نوع فروسیلیسـیمFeSi75 مـی باشـد کـهشامل 75 درصد وزنی سیلیسیم می باشد. این آلیاژ بنا به کاربردهای متفاوتی که داراست می تواند با درصد های متفاوتی از Si مورد استفاده قرار می گیرد.


 مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان