实质上工业生产硅钙合金的方法,都是以CaC2为过渡产物来实现的!硅钙合金的密度比炉渣稍小,冶炼过程硅钙合金基本上集中在熔池上部,这是冶炼硅钙合金的特点。出炉时要采取特殊措施,使之与炉渣分开。根据以上分析,用电碳热(还原)法冶炼硅钙合金的工艺有3种,即混合加料法、分层加料法与电石法.电硅热(还原)法也是生产硅钙合金的方法之一!混合加料法也称一步法。将硅石、石灰、碳质还原剂(包括焦炭、木炭、烟煤、木块)按计算比例混合均匀后,加入电炉内!
此法生产的硅钙合金含Ca27%~32%,Si56%~60%,炉渣成分为SiC约14%,CaC27%~9%,SiO214%~17%,CaO40%~50%,Al2O32%~3%,FeO约1%,MgO约1%。1t硅钙产渣0.5~0!7t,生产1t硅钙合金(28%Ca为基准),消耗石灰约670kg,硅石约1500kg,焦炭约650kg,木炭约32kg,电极糊约400kg,电能消耗约12500kWh.钙回收率55%~75%,硅回收率75%~90%!
综合反应为CaO+SiO2+3C==CaSi+3CO↑由于CaO与SiO2易生成低熔点硅酸钙炉渣,熔池温度低,使上述还原反应难以进行.故须增加碳的配加量(比计算值高10%~30%),使生成CaC2与SiC溶于炉渣中,以提高炉渣的熔点和黏度,使冶炼熔池达到反应所需要的温度.但SiC与CaC2的生成,使炉底上涨和炉墙结瘤,可以加硅石破坏碳化物,并得到合金。其反应式为CaC2+SiO2==CaSi+2CO↑2SiC+SiO2==3Si+2CO↑以上反应须在高温下(约2000℃以上)进行!
高纯度硅钙粉
第3步是用硅石与CaC2反应生成CaSi阶段!加入硅石、焦炭和木炭的混合料,其中SiO2与电石产生的化学反应为CaC2+SiO2==CaSi+2CO↑该工艺的成败取决于在炉内能否形成“冶炼坩埚”,使炉内反应在这个坩埚内进行.正常冶炼的400kVA硅钙合金电炉炉体的解剖结果如图2所示。这种“冶炼坩埚”结构形成后,冶炼得以正常进行,炉子冶炼周期可达1年以上!操作时要求加料均匀,增加料面透气性,电极深而稳地插入炉料中,防止塌料刺火,以减小钙的挥发和保持反应区处于高温状态!