Járnblendi – Hvað, hvernig framleitt

Grein/Linkur:  Hvað er járnblendi og hvernig er það framleitt?

Höfundur:  Jón Hálfdanarson

Heimild: 

.

.

Desember 2023

Hvað er járnblendi og hvernig er það framleitt?

Hvað er gert í járnblendiverksmiðjunni á Grundartanga? Hvað er járnblendi, til hvers er það notað og hvernig er það framleitt?

Í járnblendiverksmiðjunni á Grundartanga er framleitt kísiljárn (e. ferrosilicon). Meginafurðin er svokallað 75% kísiljárn, táknað FeSi75, sem inniheldur um 76% kísil (Si) og 22% járn (Fe), en afgangurinn er ál (Al), kalsín (kalsíum; Ca) og ýmis snefilefni. Kísiljárn er notað í járn- og stálframleiðslu. Notkunarsviðið er tvenns konar.

Í fyrsta lagi er kísiljárn notað sem afoxunarefni í stálframleiðslu, það er að segja efni sem tekur til sín súrefni, bindur það og flytur með sér burt úr hráefninu. Við stálframleiðslu er súrefni blásið í gegnum fljótandi járnbaðið til að brenna kolefni úr og breyta þannig járni í stál. Eftir þessa aðgerð er stálbaðið mettað súrefni og því súrefni þarf að ná út. Það er gert með því að setja kísiljárnmola út í baðið. Kísillinn gengur í efnasamband við súrefnið og úr verður sori sem skilinn er frá áður en lengra er haldið.

Í öðru lagi er kísiljárn notað sem íblöndunarefni í járn og stál. Þá kallar kísill fram eiginleika sem sóst er eftir. Þannig eykur kísillinn hörkuna og breytir rafeiginleikum. Kísilmagnið í stálinu er frá 0% til 0,5% eftir því í hvað á að nota það. Að jafnaði er enn hærra kísiljárnhlutfall í járnsteypum (svokölluðum potti) eða allt að 1,5%.

Að meðaltali eru notuð um þrjú kíló af kísiljárni á hvert tonn af stáli sem framleitt er í heiminum. Þannig má líkja notkun kísiljárns í járni og stáli við krydd í matargerð.

Á Grundartanga eru þrír stórir ljósbogaofnar. Þeir eru fullir af hráefnum og niður í hvern þeirra ganga þrjú stór rafskaut. Hráefnin eru kvars, kolefni og járngrýti. Kvarsið er næstum hrein kísilsýra (Si0₂). Kúnstin í efnaferlinu er að losa súrefnið frá kíslinum í kísilsýrunni. Það er gert með kolefni og færist þá súrefnið yfir á það. Járnið verkar sem hvati í því ferli. Til að efnahvörfin gangi fyrir sig þarf orku og mjög hátt hitastig (2100 °C). Það næst í rafljósbogum sem brenna undir rafskautum ofnanna. Verksmiðjan notar því mjög mikla raforku eða svipað magn og allt höfuðborgarsvæðið.

Ofn 1 í járnblendiverksmiðjunni á Grundartanga var tekinn í notkun árið 1979 og straumi var hleypt á ofn 2 rúmu ári seinna. Ofn 3 var settur í gang árið 1999 og er hann afkastamesti kísiljárnofn í heimi. Ofnarnir á Grundartanga eru í gangi allan sólarhringinn allt árið. Á fjögurra vikna fresti eru þó tekin undirbúin stopp til viðgerðar og viðhalds.

Helstu kaupendur kísiljárns frá verksmiðjunni eru stáliðjuver í Bandaríkjunum og Evrópu.

Reykurinn sem kemur frá ofnunum fer gegnum reykhreinsivirki. Kísilryk sem þar er síað frá er aukaafurð sem seld er víða um heim. Það er notað í margskonar steypu og bætir eiginleika hennar. Þannig verður steypan þéttari og sterkari.

Sementverksmiðjan á Akranesi blandar kísilryki í allt sement sem selt er á almennum markaði á Íslandi. Kísilrykið kemur í veg fyrir svonefnda alkalí-kísil-þenslu í steypu en hún hefur oft valdið miklum skemmdum í steyptum mannvirkjum sem byggð voru áður en ryk frá járnblendiverksmiðjunni kom til.