Восстановление кремнияКремний попадает в доменную печь с шихтой в виде SiO2, который является трудновосстановимым оксидом с высокой теплотой диссоциации: SiO2 = Si + O2 – 872.63 МДж В связи с этим восстановление кремния протекает при высоких температурах и сопровождается значительным расходом тепла. Водород и монооксид углерода кремнезем не восстанавливают, т.е. SiO2 + 2CO = Si + 2CO2 lgKp = (-16520/T) – 0.65lgT + 2.34 при Т=1500 К Kp = 10-11 Таким образом, восстановить кремний можно только с затратами твердого углерода: SiO2 + 2C = Si + 2CO – 636.76 МДж Эксперментально показано, что восстановление кремния в доменной печи начинается около 1400°С. полагают, что восстановление кремния происходит с образованием промежуточного соединения – монооксида кремния (SiO): SiO2 + C = SiO + CO SiO + C = Si + CO ----------------------- SiO2 + 2C = Si + 2CO … Кремний может образовывать силициды железа, например Fe + Si = FeSi + 83.64 МДж или SiO2 + 2C + Fe = FeSi + 2CO
На восстановление кремния определенное влияние оказывает давление в печи: чем оно выше, тем в меньшей степени и позднее восстанавливается кремний. по данным В.М. Щедрина, температура начала восстановления кремния TSi = 17942/(9.91 - lgpCO) Содержание кремния в чугуне (в %) можно определять из соотношения [Si] = k/pnд где pд – давление дутья, Па; k и n – константы. Предельное содержание кремния в ферросплаве (ферросилиции) можно рассчитать по реакции Fe + Si = FeSi, где [Si]пред = 28/84 ~33% В реальных условиях в доменный ферросилиций переходит не выше 10-14% Si. Выплавка кремнистых чугунов (литейного чугуна, ферросилиция) требует высоких температур в печи, больших затрат тепла, что обуславливает, как и в случае выплавки ферромарганца, значительный перерасход кокса. Улучшению восстановления кремния способствует плавка на кислых шлаках.
|
