Người ta thường tin rằng phản ứng hóa học của hợp kim canxi silic nấu chảy được thể hiện như sau
CaO+SiO2+3C→CaSi+3CO↑
Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao vôi và silic tạo thành xỉ canxi silicat với điểm nóng chảy thấp, gây khó khăn cho việc thực hiện phản ứng khử cacbon. Canxi có nhiệt độ sôi thấp và dễ bay hơi tạo thành hơi canxi. Và SiO2 bị khử thành SiO (khí) nên khí thải ra khỏi lò tạo ra CO, Ca (khí) và SiO (khí). Canxi và silic trong khí mỗi lò hao hụt khoảng 10%. SiO (khí) và Ca (khí) thông qua lớp vật liệu có phản ứng cacbon, phần lớn chuyển đổi thành CaC2 và SiC, do đó chất khử cacbon của phản ứng nấu chảy hợp kim canxi-silicon là quan trọng. Canxi oxit và silica với cacbon ở nhiệt độ cao để tạo ra CaC2 và SiC, là sản phẩm trung gian của hợp kim canxi silic. Cuối cùng, một số trong số chúng vẫn còn trong xỉ, vì vậy việc sản xuất hợp kim canxi silicat là luyện xỉ. Sản xuất công nghiệp đáng kể các hợp kim canxi silicat được thực hiện với CaC2 là sản phẩm chuyển tiếp. Mật độ hợp kim canxi silic nhỏ hơn một chút so với xỉ, quá trình nấu chảy hợp kim canxi silic về cơ bản tập trung ở phần trên của bể nóng chảy, đây là đặc điểm của hợp kim canxi silic nấu chảy. Cần thực hiện các biện pháp đặc biệt để tách nó ra khỏi xỉ khi nó ra khỏi lò. Theo phân tích ở trên, có ba loại quy trình nấu chảy hợp kim canxi silic bằng phương pháp điện{16}}nhiệt cacbon (khử), đó là phương pháp nạp hỗn hợp, phương pháp nạp theo lớp và phương pháp cacbua canxi. Phương pháp nhiệt (khử) electrosilicon cũng là một trong những phương pháp sản xuất hợp kim canxi silicat.
Phương pháp sạc hỗn hợp
Còn được gọi là phương pháp-một bước. Silica, vôi, chất khử cacbon (bao gồm than cốc, than củi, than bitum, khối gỗ) được trộn đều theo tỷ lệ tính toán rồi đưa vào lò điện. Phản ứng tổng hợp được là CaO+SiO2+3C==CaSi+3CO↑
Do CaO và SiO2 dễ tạo ra xỉ canxi silicat có nhiệt độ nóng chảy thấp, nhiệt độ bể nóng chảy thấp nên phản ứng khử trên khó thực hiện. Vì vậy, cần phải tăng lượng cacbon (cao hơn giá trị tính toán từ 10% đến 30%) để tạo ra CaC2 và SiC hòa tan trong xỉ, nhằm nâng cao nhiệt độ nóng chảy của xỉ và độ nhớt, để bể luyện đạt nhiệt độ cần thiết cho phản ứng. Tuy nhiên, việc tạo ra SiC và CaC2, để đáy lò nổi lên và thành khối u, có thể thêm silica để phá hủy cacbua và thu được hợp kim. Công thức phản ứng của nó là
CaC2+SiO2==CaSi+2CO↑
2SiC+SiO2==3Si+2CO↑
Phản ứng trên phải được thực hiện ở nhiệt độ cao (khoảng 2000 độ trở lên). Nhiệt độ càng cao thì càng dễ phá hủy cacbua, càng ít cacbua còn lại trong lò, điều này có lợi cho việc tạo ra hợp kim. Vì vậy, hãy cố gắng cải thiện nhiệt độ của vùng phản ứng trong lò, là trung tâm của quá trình nấu chảy hợp kim canxi silic. Mỗi lần mất điện, người ta thêm một lượng nhỏ hỗn hợp chất khử silic và cacbon vào lò để tiêu hủy cacbua dư ở đáy lò nhằm ức chế sự dâng lên của đáy lò. Phương pháp này vận hành đơn giản nhưng lượng xỉ lớn và tỷ lệ thu hồi canxi, silic thấp. Phương pháp hỗn hợp sản xuất xỉ hợp kim silic canxi có thành phần khoảng: SiC 22% ~ 28%, CaC210% ~ 20%, SiO212% ~ 20%, CaO30% ~ 45%, Al2O32% ~ 3%, FeO khoảng 0,5%, MgO khoảng 0,3%. Mỗi tấn xỉ hợp kim silicon-canxi sản xuất được 1,0 ~ 1,5 tấn. Hợp kim canxi{24}}silic chứa Ca Lớn hơn hoặc bằng 24% ~ 28%, Si khoảng 60%. Quá trình sản xuất 1t hợp kim canxi-silicon (24% Ca làm cơ sở) tiêu thụ khoảng 2300kg silica, khoảng 1200kg vôi, khoảng 1100kg than cốc, khoảng 180kg than củi, khoảng 500kg than bitum, khoảng 70kg gỗ, khoảng 200kg dán điện cực và năng lượng điện khoảng 14.500kWh. Tỷ lệ thu hồi canxi là 35% đến 43% và tỷ lệ thu hồi silicon là 59% đến 62%.
Phương pháp sạc theo lớp
Về cơ bản, đây là phương pháp nấu chảy-từng{1}}từng bước. Bước 1 là giai đoạn tăng nhiệt độ lò. Sau khi lò trên được thải ra, điện cực được thải ra. Sau khi cấp điện và đập lò, loại bỏ các cục cứng, sắp xếp bề mặt vật liệu và buộc mắt cho thông gió. Lò hoạt động hết công suất. Hồ quang được sử dụng để làm nóng trực tiếp đáy lò, phá hủy các cacbua có nhiệt độ nóng chảy cao tích lũy, nhằm kiểm soát tốc độ nâng lên của đáy lò và kéo dài chu kỳ nấu chảy của lò. Bước 2 là giai đoạn nấu chảy cacbua canxi. Khi nhiệt độ lò tăng lên, vôi và than cốc hoặc than antraxit cần thiết cho lò này được trộn đều và tất cả được thêm vào xung quanh điện cực. Phản ứng hóa học chính giữa CaO và C ở nhiệt độ cao là
CaO+3C==CaC2+CO↑
Khi hàm lượng CaC2 trong xỉ vượt quá 31%, tức là lượng axetylen tạo ra trên mỗi kg xỉ vượt quá 60-70L, bước nấu chảy tiếp theo có thể được bắt đầu. Bước thứ 3 là phản ứng của silica với CaC2 để tạo ra giai đoạn CaSi. Thêm hỗn hợp silica, than cốc và than củi, trong đó SiO2 và cacbua canxi để tạo ra phản ứng hóa học như sau
CaC2+SiO2==CaSi+2CO↑
Sự thành công hay thất bại của quá trình phụ thuộc vào phản ứng trong lò
Nếu bạn quan tâm, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi dưới đây.
Chú phổ biến: quy trình sản xuất canxi-hợp kim silicon, quy trình sản xuất canxi-các nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà máy hợp kim silicon tại Trung Quốc
