دستیابی به تکنولوژی تولید فروسیلیسیم بدون شناسائی خواص هریک از عناصر آهن و یا سیلیسیم و یا محصول ترکیبی آن ها میسر نخواهد بود و از این نظر در این فصل مسائل عمده کاربر فروسیلیسیم با توجه به خواص وویژگی های آن مورد بحث قرار می گیرد .
2-1- خواص فیزیکی و شیمیایی سیلیسیم :
سیلیسیم عنصری است در تناوب چهارم جدول عناصر شیمیایی که در مدار آخر خود 4 الکترون دارد و به همین دلیل و بر خلاف کربن در تمام ترکیبات شیمیایی با ظرفیت 4 ظاهر می شود مانند : ، حضور سیلیسیم در ترکیبات با ظرفیت 2 نیز ثابت شده است ، ولی این ترکیبات ناپایدار بوده و به سرعت به ترکیبات با ظرفیت 4 تبدیل می شوند و فقط بر حسب شرایط ترکیبی نقش واسطه را دارند.
گرمای تشکیل یک مول سیلیس «Sio2» بر حسب شرایط تشکیل کوارتز یا کربوسیتوبالیت ( ) متفاوت و به صورت زیر است :
در حالی که گرمای تشکیل منواکسید سیلیسیم وسیلیس به صورت زیر گزارش شده است :
گاز Sio در کمتر از C º1500 تجزیه شده و به سیلیسیم و سیلیس تبدیل می شود .
نقطه ذوب سیلیسیم درجه سانتیگراد است که با توجه به میل ترکیبی شدید آن با اکسیژن و سایر مواد اکسید کننده ، در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شود . ترکیب عمده آن ، شکل های مختلف سیلیس است که به صورت تقریباً‌خالص وبا درجه خلوط بیش از 98 درصد و همچنین به صورت اسپینل ( اکسید مضاعف با آلومینیوم ) یا سیلیکات ها به نسبت های مختلف در طبیعیت وجود دارد سیلیسیم بعد از اکسیژن مهمترین ماده تشکیل دهنده پوسته زمین بوده و مقدار آن 28 درصد برآورد شده است ، درحالی که مقدار اکسیژن در پوسته زمین برابر 49 درصد ، آلومینیوم 2/7 درصد و آهن 6/5 درصد تخمین زده شده است .
سیلیسیم در سه شکل( پلی مرفی ) وجود دارد که عبارتند از :
الف – سیلیسیم بی شکل ، به صورت گرد قهوه ای رنگ با چگالی است این ماده به سرعت اکسید شده ودر مجاورت هوا به سیلیس تبدیل می شود احیاء پودر سیلیس توسط پودر منیزیم در دمای حدود Cº 100 تا 1200 عموماً منجر به تشکیل سیلیسیم بی شکل یا سیلیسیم قهوه ای می گردد .
ب- سیلیسیم گرافیتی (متورق )، سیلیسیمی است که از احیاء سیلیس توسط کربن در دمای بالاتر از 1400 درجه سانتیگراد تشکیل می شود علاوه بر آن از حرارت دادن سیلیسیم قهوه ای در محیط بسته عاری از اکسیژن ) نیز این ماده تولید می شود عموماً به صورت لایه ای و پولک سیاه و براق است و مقاومت بیشتری در مقابل هوا و محلول های اسیدی نشان می دهد چگالی آن حدود است و در اکثر مواردی که اضافه کردن سیلیسیم خالص به مذاب ضرورت می یابد از این نوع سیلیسیم استفاده نمی شود .
پ- سیلیسیم «متبلور » یا سیلیسیم تکه ای ، که عنوان سیلیسیم فلزی نیز شناخته شده است ، عموماً از افزایش دما در کوره احیاء سیلیس و یا حرارت دادن سیلیسیم گرافیتی در محیط بسته ، تولید می شود در اکثر موارد و در کاربردهای سیلیسیم خالص در صنایع الکترونیکی ، این نوع سیلیسیم مورد استفادهق رار می گیرد و چگالی آ» گزارش شده است .
سیلیسیم تکه ای و سیلیسیم گرافیتی به دلایل تشابه در چگونگی تولید در اغلب موارددر کنار هم وجود دارند که نوع گرافیتی آن به دلیل قابلیت انحلال بهتر در مواد مذاب ، در صنایع متالورژیکی کاربرد بیشتری دارد ، ولی از نوع سیلیسیم تکه ای نیز می توان در مقاصد متالورژیکی استفاده نمود و اختلاف عمده ، کندتر بودن سرعت واکنش آن ، نسبت به نوع قبلی است
سیلیسم متبلور در ساختار مکعبی الماس و با ثابت شبکه گزارش شده است .
3-1- سیلیسیم و صنعت
سیلیسیم به طور خالص و یا به صورت ترکیبی در صنعت کاربردهای مختلفی یافته است که اهم آ» به شرح زیر طبقه بندی یم شود :
1-3-1- صنایع متالورژی
الف – اکسیژن زدا :سیلیسیم نسبت به بسیاری از فلزات اصلی در صنایع ، متالورژی (آهن ،مس ، نیکل ، کرم و ...) قابلیت اکسایش بیشتری دارد (شکل 1-1- جدول ریچاردسون ) و از این رو برای بسیاری از آلیاژهای صنعتی به عنوان اکسیژن زدا به کار می رود که از آن جمله می توان به کاربر این عنصر در صنایع فولاد سازی و ریخته گری فولاد اشاره نمود .
سیلیسیم به عنوان اکسیژن زدا ، در فولادها ، عموماً به صورت خالص به کار نمی رود و اغلب ترکیبات آمیژانی ف روسیلیسیم ، فروسیلیکو منگنز ، فروسیلیکو آلومینیوم و یا سیلیکو کلسیم مورد استفاده قرار می گیرد .
مهمترین عامل در انتخاب سیلیسیم (همراه و یا بدون آلومینیوم ) به عنوان اکسیژن زدا در فولادها آن است که :