硅铁冶炼的基本原理和一氧化碳在冶炼反应中的作用是什么？-ag电子游戏

为什么用硅石、焦炭和钢屑在矿热炉中经过高温加热后，能冶炼出硅铁？要想知道这个道理首先就要了解冶炼硅铁所用的各种原料，在各种高温条件下的变化规律。

冶炼硅铁主要原料是硅石，硅石中含二氧化硅约98﹪.二氧化硅很稳定，硅和氧之间的亲和力很强，不易分离。生产上为了把氧从二氧化硅分离除去，采用在矿热炉内高温条件下，以焦炭中的碳夺取二氧化碳中的氧，而且温度越高，碳夺取氧的能力随之增强。这是因为在高温条件下，碳对氧的结合能力比硅对氧的结合力大。可见高温时有了碳，二氧化硅就不稳定了，这时二氧化硅中的氧和碳进行反应，生成气态的一氧化碳，通过料层从炉口逸出。二氧化硅中的氧被碳夺走后，剩下的硅与铁形成硅铁。其中有一定数量的硅与铁生成化合物，例如fesi5,fe2si5,fesia 二氧化硅与碳作用其反应如下： sio2 2c=si 2co↑ 上式是吸热反应，从反应式中可知，为了加速反应的进行，应把电极往炉料中插的深些，以提高炉温，扩大坩埚区，同时应增加料面的透气性，使一氧化碳气体尽快逸出。如果取扎透气眼，捣炉等措施，均有利于二氧化碳与硅的反应加速进行，使硅铁较快地生成。

由于冶炼硅铁中的矿热炉中有钢屑、有铁，使二氧化硅的还原反应较容易进行，这是因为被还原出来的硅与铁形成硅铁，于是改善了还原过程的条件，所以铁越多二氧化硅的还原反应越容易进行，生产也证明这点，冶炼含硅越低的硅铁，则其单位电耗越低。如冶炼每吨45硅铁的电耗，约为4500～4800度，每公斤硅耗电约为11度。冶炼每吨75硅铁的电耗约为8200～9000度，每公斤硅耗电约为12度。冶炼每吨硅的电耗约为12000～13000度，每公斤硅耗电约13度。

从化学反应上说一般认为，氧化物中的氧被其他物质夺去的反应，叫还原反应。夺取氧的物质，叫还原剂，如焦炭等。 依上述硅铁冶炼原理是还原过程。

反应过程中，硅石内的二氧化硅绝大部分被碳还原之外，其他杂质和焦炭带入的灰分，如氧化钙﹙cao﹚，五氧化二磷﹙p2o5﹚和三氧化二铝﹙ai2o3﹚等也被碳还原，其中五氧化二磷绝大部分被还原。各反应如下： cao c=ca co↑ p2o5 5c=2p 5co↑ ai2o3 3c=2ai 3co↑ 各反应中生成的一氧化碳气体，从炉口逸出，其他生成物如钙、铝和磷等进入硅铁中，因此，要求原料中的杂质尽量少，以保证硅铁的质量。

在冶炼过程中有少部分的二氧化硅，三氧化二铝和氧化钙等未被还原，而形成炉渣。炉渣成分约含 sio230～40﹪;ai2o345～60﹪;cao10～20﹪。此种炉渣熔点约为1600～1700℃.渣量大时，消耗电量增加，同时过粘的炉渣，不易从炉内排除，引起炉况恶化。故要采用较好的原料，以减少渣量，降低单位电耗。

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