Ferrosilicium

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Ferrosilicium

Ferrosilicium (FeSi) ist eine Eisen-Silicium-Legierung, also ein Gemisch aus Metallen bzw. eine feste Metallverbindung.<ref></ref><ref></ref><ref></ref><ref name="Arnold F. Holleman">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.</ref> Es zählt zu den Ferrolegierungen, also Mischungen aus Eisen und einem hohen Anteil anderer Elemente.<ref></ref><ref></ref> Weitere Ferrolegierungen sind Mischungen mit Mangan oder Aluminium.

FeSi ist eine Vorlegierung bzw. Vorprodukt für die Stahlindustrie zur Herstellung von speziellen Stählen und Gusseisen.<ref></ref> Es wird von Siliciumherstellern produziert und dient zur Desoxidation und als Legierungsbestandteil.<ref>What is ferrosilicon? In: Elkem. 2026, abgerufen am 3. August 2026 (). </ref> Es ist außerdem ein Ausgangsstoff für Silicastaub bzw. Microsilica, das beispielsweise als Zusatzstoff für hochfesten Beton verwendet wird.<ref name="baustoffkreislauf-silicastaub.pdf">Universität München: PowerPoint-Präsentation - Baustoffe aus Recyclaten und Nebenprodukten (Memento vom 15. Mai 2014 im Internet Archive), abgerufen am 14. Mai 2014</ref>

Binärsystem FeSi

Die Zweistoffmischung Fe_xSi_y – manchmal auch Fe-Si oder Si-Fe geschrieben – enthält Silicium mit typischen Gewichtsanteilen von 15–90 %, z. B. 75 % Silicium oder auch FeSi75 abgekürzt.<ref></ref><ref></ref> Marktübliche Ferrosilicium-Sorten enthalten annähernd 15 %, 45 %, 75 % oder 90 % Silicium, der Rest ist jeweils Eisen.<ref name="ABC Chemie">Brockhaus ABC Chemie, VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, S. 404.</ref> Je nach Anforderung an das FeSi werden auch weitere Elemente im einstelligen Prozentbereich zugemischt.

Herstellung

Ferrosilicium wird durch carbothermische Reduktion von Siliciumdioxid SiO₂ und Eisenoxid in Lichtbogenöfen mit verdecktem Lichtbogen hergestellt.<ref>F. Kaess: Die technische Herstellung des Ferrosiliziums. In: Elektrothermie. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1960, ISBN 978-3-642-92779-9, S. 205–215, doi:10.1007/978-3-642-92778-2_9 (springer.com [abgerufen am 4. August 2026]). </ref>

Ferrosilicium mit einem Siliciumgehalt von 9 % bis 16 % wird im Hochofen aus Eisenerz und Quarz hergestellt.<ref name="Bernhard Osann">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). </ref> Ferrosilicium mit höherem Siliciumgehalt wird aus Quarz, Stahlschrott und Koks bzw. Holzkohle im Elektroniederschachtofen gewonnen.

Verwendung

Ferrosilicium findet eine breite Verwendung in der Eisenmetallurgie bzw. Herstellung von speziellen Stählen. Bei der Stahlherstellung wird es wie Calciumsilicid wegen der hohen Affinität des Silicium zum Sauerstoff als Desoxidationsmittel (Reduktionsmittel) eingesetzt. Ferrosilicium reduziert die Oxidation wertvoller Elemente wie Chrom bei der Herstellung von Edelstahl.

Es dient außerdem zur Metallgewinnung (z. B. für Ferrochrom) und für silicothermische Prozesse.<ref name="Arnold F. Holleman" /> 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.<ref name="Alfred Böge, Rainer Ahrberg, Klaus-Dieter Arndt, Werner Bahmann, Lutz Barfels, Jürgen Bauer, Ulrich Borutzki, Gert Böge, Wolfgang Böge">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). </ref> Diese Vorlegierungen enthalten 3 bis 40 % Magnesium<ref name="John R. Brown">John R. Brown: Foseco Foundryman's Handbook. Butterworth-Heinemann, 1994, ISBN 0-7506-1939-2, S. 222 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref> und weitere Zusätze aus der Familie der Metalle der Seltenen Erden.<ref name="J. R. Lampman, A. T. Peters">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). </ref> Ferrosilicium ist auch die Basis für Herstellung von Impfmitteln, welche zur Steuerung des Erstarrungsprozesses durch Erhöhung der Keimzahl in der Schmelze dienen.<ref name="Stephan Hasse">Stephan Hasse: Giesserei Lexikon. Fachverlag Schiele & Schoen, 2001, ISBN 3-7949-0655-1, S. 618 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref>

Des Weiteren können siliciumhaltige Legierungen als Reduktionsmittel in bestimmten metallurgischen Prozessen zur Reduktion von Metalloxiden eingesetzt werden.

Eigenschaften

Vorlage:HinweisbausteinDie 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.

Literatur

• Siehe Siliciumhersteller

Einzelnachweise

<references />