65 フェロシリコン冶金用還元剤

マグネシウム精製のピジョンプロセスでは、フェロシリコンはかけがえのない還元剤です。このプロセスでは、焼成したドロマイトとフェロシリコンを 6:1 の比率で混合し、ペレットに圧縮し、真空還元炉に入れて 1200 ℃の高温で次の反応を行います。
2MgO・CaO+FeSi→2Mg↑+Ca₂SiO₄+Fe。
反応過程でマグネシウムは蒸気として放出され、凝縮後に金属マグネシウムとして回収されますが、生成したケイ酸カルシウムは鉄とスラグ相を形成します。

中でもフェロシリコンのグレードは反応効率に大きな影響を与えます。 FeSi75 はシリコン含有量が高い (約 75%) ため、酸化マグネシウムをより効果的に還元でき、それによってマグネシウム蒸気の収量が増加します。実際の生産データによれば、マグネシウム金属が生産されるごとに、約 1.1 トンのフェロシリコンが消費され、フェロシリコン中のシリコン含有量はマグネシウムの削減率と正の相関関係があります。

近年、フェロシリコン中の不純物含有量、特にアルミニウム含有量が生産効率に影響を与える重要な要因となりつつあります。トゥルキエのマグネシウム工場で行われた比較試験では、従来のフェロシリコンの代わりに中国の低アルミニウムフェロシリコン（Al≦1.5％）を使用した後、還元反応サイクルが8％短縮され、1回の加熱でのマグネシウム生産量が5トン増加したことが確認された。この改善により、機器の稼働率が向上するだけでなく、年間約 200 万米ドルの経済成長も促進されます。そのメカニズムは、低アルミニウムフェロシリコンがスラグ系内の酸化アルミニウムによって引き起こされる融点と粘度の変化を低減し、反応界面をより活性化し、マグネシウム蒸気の逃散に対する抵抗を低減し、それによって反応速度プロセスを加速するというものです。

このことから、マグネシウムを精製するピジョンプロセスにおいて、フェロシリコンは必要な還元媒体であるだけでなく、その組成の最適化もプロセスの進歩を促進し、コスト削減と効率向上を達成するための重要な方法であることがわかります。今後、還元剤の純度や微細構造に関する研究の深化に伴い、フェロシリコンの選択と応用は低不純物、高活性、カスタマイズ化に向けてさらに発展すると考えられます。