Ferrosilicium

Ferrosilicium ist eine Vorlegierung für die Herstellung von Stahl und Gusseisen, ebenfalls ist es ein Vorprodukt zur Herstellung von Trichlorsilan und somit eine Vorstufe zur Herstellung von hochreinem Silicium für den Photovoltaik- und Halbleitermarkt.^[1]

Verwendung

Ferrosilicium

Ferrosilicium findet eine breite Verwendung in der Eisenmetallurgie. Bei der Stahlherstellung wird es wie Calciumsilicid wegen der hohen Affinität des Silicium zum Sauerstoff als Desoxidationsmittel (Reduktionsmittel) eingesetzt. Es dient außerdem zur Metallgewinnung (z. B. für Ferrochrom) und für silicothermische Prozesse.^[1] Weiterhin wird es zur Legierung für die Erzeugung von Elektroblechen und hitzebeständigem Stahl verwendet.

Noch wichtiger ist Ferrosilicium in der Gusseisenmetallurgie. Hier wird es zur Herstellung von Vorlegierungen für die Behandlung (Modifizierung) von Schmelzen für Gusseisen mit Kugelgraphit benutzt.^[2] Diese Vorlegierungen enthalten 3 bis 40 % Magnesium^[3] und weitere Zusätze aus der Familie der Metalle der Seltenen Erden.^[4] Ferrosilicium ist auch die Basis für Herstellung von Impfmitteln, welche zur Steuerung des Erstarrungsprozesses durch Erhöhung der Keimzahl in der Schmelze dienen.^[5]

Zudem wird Ferrosilicium als Reduktionsmittel zur Gewinnung von Metallen, z. B. Magnesium, aus deren Oxiden eingesetzt.^[1]

Herstellung

Ferrosilicium ist ein Derivatprodukt aus dem Elektroschmelzprozess von Normalkorund. Als weiteres Nebenprodukt fällt Microsilica für die Bauindustrie an, beispielsweise bei Hochfestem Beton.^[6] Ferrosilicium mit einem Siliciumgehalt von 9 % bis 16 % wird im Hochofen aus Eisenerz und Quarz hergestellt.^[7] Ferrosilicium mit höherem Siliciumgehalt wird aus Quarz, Stahlschrott und Koks bzw. Holzkohle im Elektroniederschachtofen gewonnen.^[1] Marktübliche Ferrosilicium-Sorten enthalten annähernd 15 %, 45 %, 75 % oder 90 % Silicium, der Rest ist jeweils Eisen.^[8]

Eigenschaften

Die Dichte und der Schmelzpunkt von Ferrosilicium sind stark vom Siliciumgehalt abhängig. Je höher der Si-Gehalt ist, desto niedriger sind Schmelzpunkt und Dichte der Legierung.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d} A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9, S. 880.
2. ↑ Alfred Böge, Rainer Ahrberg, Klaus-Dieter Arndt, Werner Bahmann, Lutz Barfels, Jürgen Bauer, Ulrich Borutzki, Gert Böge, Wolfgang Böge: Handbuch Maschinenbau: Grundlagen und Anwendungen der Maschinenbau-Technik - Alfred Böge, Rainer Ahrberg, Klaus-Dieter Arndt, Werner Bahmann, Lutz Barfels, Jürgen Bauer, Ulrich Borutzki, Gert Böge, Wolfgang Böge. Springer DE, 2013, ISBN 3-8348-2479-8, S. M-5 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
3. ↑ John R. Brown: Foseco Foundryman's Handbook. Butterworth-Heinemann, 1994, ISBN 0-7506-1939-2, S. 222 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
4. ↑ J. R. Lampman, A. T. Peters: Ferroalloys and Other Additives to Liquid Iron and Steel: A Symposium. ASTM International, 1981, S. 139 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
5. ↑ Stephan Hasse: Giesserei Lexikon. Fachverlag Schiele & Schoen, 2001, ISBN 3-7949-0655-1, S. 618 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
6. ↑ Universität München: PowerPoint-Präsentation - Baustoffe aus Recyclaten und Nebenprodukten (Memento vom 15. Mai 2014 im Internet Archive), abgerufen am 14. Mai 2014
7. ↑ Bernhard Osann: Lehrbuch der Eisen- und Stahlgiesserei: Für den Gebrauch beim Unterricht ... BoD – Books on Demand, 2013, ISBN 3-8457-0213-3, S. 138 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
8. ↑ Brockhaus ABC Chemie, VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, S. 404.