Escória de silício na produção de aço: aplicação, dosagem e benefícios econômicos
Conclusão em uma frase:A escória de silício é usada na produção de ferro e aço principalmente como um desoxidante a granel barato e fonte de silício, cuja oxidação exotérmica também produz calor útil e alimenta a fase de escória, - mas como sua composição varia de lote para lote, cada remessa deve ser testada por análise química antes do carregamento.
Principais conclusões
A escória de silício - é um subproduto da fundição de silício metálico e ferrossilício; os graus comerciais normalmente contêm 45–70% de silício, mas graus inferiores (cerca de 30–45%) e superiores (acima de 70%) também estão disponíveis no mercado.
Na produção de aço, desempenha quatro funções: desoxidação, liga de silício, fornecimento de calor exotérmico e ajuste da composição química da escória.
É usado principalmente para substituir parte do ferro-silício cobrado pela desoxidação, reduzindo os custos da ferroliga por tonelada de aço se o volume de silício produzido por custo unitário se mostrar financeiramente viável.
Como a composição varia de lote para lote, os compradores devem verificar os níveis de silício e impurezas por meio de análise e confirmar os níveis de aditivos com fundidos piloto.
Os padrões de referência que abrangem esta aplicação incluem ISO 5445:1980 (condições de fornecimento de ferrossilício), GB/T 2272-2020 (ferrossilício) e GB/T 2881-2023 (silício metálico).
O que é escória de silício?
A escória de silício - é um subproduto extraído durante a fundição de silício metálico ou ferrossilício. Depois que a liga acabada é liberada, a mistura fundida restante - de silício metálico, sílica (SiO2) e pequenas quantidades de óxidos de ferro, alumínio e cálcio, bem como carbono residual - é resfriada, triturada e classificada para venda. Não é um produto padronizado: diferentes fornos, matérias-primas e rotas de processo produzem escória de qualidade variável, de modo que os compradores a veem como um transportador de silício barato, em vez de uma ferroliga de precisão.
Quatro funções metalúrgicas na produção de aço
1. Desoxidação
Durante a produção do aço do conversor de oxigênio, o oxigênio dissolvido permanece no banho, que deve ser removido antes da fundição. O silício reage com o oxigênio dissolvido para formar sílica:
[Si]+ 2[O] → (SiO2)
O silício é um desoxidante mais forte que o manganês e serve como principal meio de desoxidação em massa (preliminar); a sílica resultante flutua na escória. A escória de silício proporciona essa capacidade desoxidante a um custo por tonelada menor do que o ferrossilício acabado, que é a principal razão econômica para sua compra por empresas metalúrgicas.
2. Adição de silício (doping)
Parte do silício se dissolve no aço. Muitos tipos comerciais e de engenharia exigem faixas rigorosas de teor de silício - aços calmos (silício desoxidado), aços para molas - e aços de silício elétrico dependem da adição direcionada de silício. Ao selecionar um lote de escória com um teor conhecido de silício, a planta pode cobrir parte das necessidades de liga pagando preços de subprodutos pelo material.
3. Fornecimento de calor exotérmico
O silício tem uma alta afinidade pelo oxigênio: a formação de SiO2 é acompanhada pela liberação de cerca de -900 kJ por mol (a entalpia padrão de formação de SiO2(s) é ≈ -911 kJ/mol;Manual de Química e Física CRC). No conversor e no forno de arco de aço (ASF), a oxidação de materiais de carga contendo silício fornece calor químico que ajuda a cobrir os custos de energia de fusão de sucata e dissolução de ligas, e também ajuda a controlar a temperatura do banho.
4. Condicionamento de escória
O SiO2 formado durante a desoxidação vai para a escória, onde se combina com a cal, formando silicatos de cálcio. Por esse motivo, os tecnólogos levam em consideração o influxo de sílica no cálculo da carga de fluxo: a adição de material contendo silício altera a basicidade da escória (CaO/SiO2) e sua fluidez, enquanto uma pequena quantidade de Al2O3 da escória também passa para a fase de escória. Na prática, as adições de escória de silício são coordenadas com adições de cal para manter a composição química da escória dentro de uma determinada janela alvo.
Composição típica da escória de silício comercial
| Componente | Faixa típica (% em peso, conforme enviado) | Comentário |
| Silício (Si) | 45–70 (há marcas de aproximadamente 30 a mais de 80) | Valor central; fornece desoxidação e efeito de liga |
| Ferro (Fe) | ≈2–10 | Transportador neutro, parte da matriz metálica |
| SiO2 | ≈10–30 | Transforma-se em escória após oxidação |
| Al2O3 | ≈1–8 | Transforma-se em escória; efeito insignificante na fluidez |
| CaO/MgO | ≈1–8 | Varia dependendo das práticas de fundição e matérias-primas |
| C | ≈1–5 | Adiciona carbono se não for incluído nos cálculos |
| S, P | Baixo, mas depende do lote | Elementos nocivos; sempre sujeito a controle |
Importante: As faixas acima são faixas comerciais indicativas encontradas na prática industrial e não são especificações rígidas. Nenhuma norma internacional define o conceito de “escória de silício”; Os resultados da análise química de um lote específico entregue são a única base confiável para cálculos de lote.
Aplicação na produção de aço e dosagem aproximada
Pratique trabalhar com um conversor de oxigênio:A escória de silício é carregada na fase de desoxidação para substituir parte do ferrossilício usado na desoxidação em massa. A reação exotérmica de oxidação do silício mantém simultaneamente a temperatura do banho, o que é benéfico quando -devido à parcela de sucata ou à composição química do ferro fundido, a fundição não possui energia térmica suficiente.
Prática de trabalho com aglomerado (forno elétrico a arco):As siderúrgicas elétricas adicionam escória de silício durante a fusão ou refino como um desoxidante barato. O uso é particularmente comum quando a diferença de preço entre a escória de silício e o ferrossilício é grande.
Metalurgia de panela/não-forno:Para o ajuste fino final (acabamento) do teor de silício, apenas lotes estáveis e de alta qualidade são adequados; o ajuste final geralmente é feito com ferrossilício ou silício metálico, pois a precisão é crítica na panela.
Fundição de ferro (fundição):As fundições de ferro usam desoxidantes contendo silício durante a fusão. Parte deste silício pode ser fornecido como escória de silício, sujeito a condições de controle de qualidade semelhantes e desde que o carbono, o enxofre e o fósforo permaneçam dentro de limites aceitáveis.
Dosagem de referência (aproximadamente):Na prática industrial comum, a desoxidação em massa com escória de silício requer cerca de 2–8 kg por tonelada de aço (quando substitui parte da carga de ferrossilício) e 1–3 kg/t para acabamento quando se utilizam lotes de alta qualidade. Estas são faixas de referência e não recomendações: a quantidade correta de aditivo depende do tipo de aço alvo, do teor de silício base, do tipo de forno e da análise química real de cada lote. Os testes de fusão devem ser realizados antes da produção em massa.
Escória de silício vs ferrossilício
| Critério | Ferrossilício (por exemplo, FS75 / FeSi75) | Escória de silício (típica) |
| Conteúdo de silício | ≈75% nominal, gradação estrita (de acordo com GB/T 2272-2020) | Обычно 45–70%; существуют марки 30–45% и >70% |
| Estabilidade | Especificação rigorosa, análise certificada | Mutável de lote para lote; análise necessária |
| Impurezas | Controlado por série (por exemplo, todas as turmas) | Variável: Al, Ca, C e S/P precisam ser verificados |
| Nível de preço | Maior por tonelada (produto acabado) | Abaixo por tonelada (subproduto) |
| Papel ideal | Liga final, acabamento fino, desoxidação limpa | Desoxidação em massa, suporte térmico, substituição parcial de FeSi |
| Apelo | Liga padrão, bem documentada | Heterogêneo; requer atenção ao fracionamento e armazenamento |
Uma prática comum, impulsionada pela economia de custos, é a substituição parcial: a planta substitui aproximadamente 30-70% do silício desoxidante por escória de silício e reserva o ferrossilício (ou silício metálico) para ajuste final, de modo a não comprometer a precisão da composição química. Este modelo económico só funciona quando o custo do silício fornecido é inferior por unidade e as impurezas penais (enxofre, fósforo, alumínio, carbono) permanecem dentro das tolerâncias.
Controle de qualidade e padrões
Não existe uma especificação internacional única para escória de silício, portanto o controle de qualidade é limitado à amostragem representativa e à análise química de cada remessa. As condições de amostragem e entrega para o grupo de ferrossilício estão definidas na ISO 5445:1980 e os métodos para a análise química do ferrossilício são descritos na série GB/T 4333, que é referenciada na GB/T 2272-2020. Padrões de Referência:
ISO 5445:1980 - Ferrossilício - Especificações técnicas e condições de entrega (Ferroligas ISO/TC 132);
GB/T 2272-2020 - Ferrossilício (Administração de Padronização da China);
GB/T 2881-2023 - Silício metálico (Administração de Padronização da China).
Contexto de mercado: O USGS informa que a maior parte do ferrossilício é consumido pelas indústrias de fundição e aço, e que a China foi responsável por quase 80% da produção global de silício em 2025 (Resumo de Recursos Minerais do USGS, 2026).
Perguntas frequentes
O que é escória de silício?
É um subproduto recuperável produzido durante a fundição de silício metálico ou ferrossilício: uma mistura de silício metálico, dióxido de silício, vestígios de óxidos e carbono, que é triturado e classificado para uso metalúrgico. Não é uma liga padronizada e sua composição varia.
Por que a escória de silício é usada na fabricação de aço?
É usado por quatro razões: desoxida o banho de aço, adiciona silício para atender às especificações do aço, sua oxidação exotérmica produz calor útil e a sílica resultante ajuda a formar escória. Tudo isso é mais barato por tonelada do que o ferrossilício pronto.
Qual é o teor típico de silício na escória de silício?
Os lotes comerciais normalmente contêm entre 45% e 70% de silício, mas estão disponíveis graus inferiores (cerca de 30–45%) e superiores (acima de 70%). Por se tratar de um subproduto, o teor de silício de cada lote deve ser confirmado por análise laboratorial antes do carregamento.
A escória de silício pode substituir completamente o ferrossilício?
Geralmente não. Na maioria das vezes, as plantas substituem 30% a 70% do silício usado para desoxidação em massa e reservam ferrossilício (ou silício metálico) para o acabamento final, onde a precisão e os baixos níveis de impurezas são importantes.
Como deve ser verificada a qualidade da escória de silício antes do uso?
Por amostragem representativa e análise química de cada remessa (para silício, ferro, alumínio, cálcio, carbono, enxofre, fósforo e composição fracionada), seguindo amostragem e práticas analíticas aplicáveis a ferroligas (ver série de padrões de análise ISO 5445:1980 e GB/T 4333), e por testes de calor para confirmar características metalúrgicas.
Solicite dados técnicos ou oferta comercial
Zhen An International Co., Limited - é um fabricante de ferroligas que fornece ferrossilício, silício metálico e materiais contendo silício de Anyang (província de Henan, China). Enviar nota alvo, conteúdo de silício necessário e volume mensal por e-mailsales@zanewmetal.comou escreva para nós no WhatsApp (+86 15518824805) para receber um orçamento. Cada lote é acompanhado de um certificado de análise química. Endereço da empresa: Centro Comercial Huafu, distrito de Wenfeng, Anyang, Henan, China.
Isenção de responsabilidade: as faixas de composição química e os valores de dosagem fornecidos neste artigo são diretrizes baseadas na prática da indústria. Os resultados reais irão variar dependendo da análise química específica do lote e das condições específicas do forno da planta; Antes do uso comercial, certifique-se de realizar análises laboratoriais e testar derretimentos.