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硅铁合成

非售品
CAS:8049-17-0
分子式:
分子量:

原材:料冶炼硅铁的原料有硅石、碳质还原剂和铁原料。

1.硅石要求SiO2>97%,Al2O3<1.0%,CaO<0.5%,P2O5<0.03%。硅石在加热过程中不爆裂,软化温度高。冶炼入炉前要经过水洗去除附着的泥土与杂物。

2.碳质还原剂要求碳质还原剂固定碳高,灰分和挥发物低,比电阻高,孔隙度大,化学反应活性好,高温热稳定性好,有一定的机械强度。常用的碳质还原剂有冶金焦、气煤焦、石油焦、烟煤、干馏煤等。用烟煤作部分还原剂,可改善冶炼操作和减少炉况波动。通过多种还原剂的综合搭配,可以提高炉子操作电阻、输入电功率和电效率。(见电碳热法)

3.常用铁原料有两种:

(1)钢屑。为普通碳素钢屑,曲卷长度不超过100mm,含铁量应>95%,不能混有合金钢屑、有色金属屑和生铁屑。

(2)铁矿石。冶炼75%Si硅铁用铁矿石含Fe≥60%、CaO≤1.0%、SiO2≤10%、P≤0.1%、S≤0.01%,最好用铁精矿球团矿,也可用轧钢氧化铁皮;冶炼Si≤50%的硅铁也可以用硅酸铁矿。


冶炼反应:冶炼硅铁时,二氧化硅被碳还原首先生成中间产物一氧化硅和碳化硅:

SiO2+C=SiO+CO↑SiO2+3C=SiC+2CO↑

一氧化硅在高温下呈气体状态。在料层中慢慢上升,与炉料中的碳相互作用生成硅或碳化硅:

SiO+C=Si+CO↑SiO+2C=SiC+CO↑

一氧化硅也会发生歧化反应,生成硅和二氧化硅:

2SiO=Si+SiO2在高温下,碳化硅与二氧化硅或一氧化硅反应生成硅:

2SiC+SiO2=3Si+2CO↑

或SiC+SiO=2Si+CO↑

生成的碳化硅,在有铁存在时,可以在较低温度下与铁反应生成硅化铁:

SiC+Fe=FeSi+C

反应产生的硅也溶解于铁中。


炉外精炼:电工用钢要求纯度较高的硅铁,其中有些元素如Ti、Mn等需要选用纯净的原料,使产品达到要求。而产品中的Al、Ca、C等则靠炉外精炼来解决。硅铁炉外精炼方法有熔渣精炼法、氧气精炼法和氯气挥发法3类。

1.熔渣精炼法:在电炉内熔化石英石、石灰石和白云石得到合成渣。将出炉的硅铁和熔渣在钢包中混合,经炉-包反复倾倒数次后,即可得到含Al<0.01%的硅铁。精炼1t硅铁消耗电能2000~2500kWh。使用含45%~55%SiO2、25%~30%CaO、10%~13%CaF2、8%~10%FeO的合成渣,用量为硅铁重的13%~17%。

2.氧气精炼法:氧气从钢包底部的多孔塞柱吹入熔态硅铁,并在硅铁表面加渣料。

3.氯气挥发法:往硅铁熔体中吹入氯气使Al、Ca生成氯化物挥发。此法因污染环境严重已不采用。

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