ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физико-химические условия производства кремния из "Высококремнистые ферросплавы " Байков указывал [48], что трудности восстановления некоторых металлов заключаются в трудности достижения высокой температуры, необходимой для диссоциации окисла, а также создания достаточно бескислородной среды. Для кремния, по расчету А. Д. Крамарова, окислительной является даже газовая смесь СО + СО2 при температуре около 2000°, содержащая сотые доли процента СО2. [c.35] Прн температурах, превышающих 2000°, двуокись углерода начинает заметно диссоциировать [12]. Следовательно, восстановление кремнезема по термодинамическим условиям не может быть описано уравнением, подобным уравнению восстановления окислов железа окисью углерода с образованием уГлекислогс газа. [c.35] В табл. 9 приведены физико-химические свойства окислов я условия их восстановления. Для удобства сравнения все данные приведены на одну молекулу кислорода (О2) принято, что углерод во всех случаях окисляется до СО. Рассчитаны по имеющимся справочным данным температуры, при которых давление СО, в результате реакции окисла с углеродом, достигает 1 ат. [c.35] Наиболее интересны расчетные температуры восстановления окислов углерода. [c.36] Сравнительные расчеты для любых температур ниже температуры, соответствующей рсо = 1 ат, хотя и характеризуют в условных цифрах трудность восстановления интересующего нас окисла, но могут привести к недоразумениям, так как при этих (низких) температурах восстановительный процесс осуществляется зачастую неизмеримо медленно. [c.37] Но алюминий в самой мощной доменной печи вследствие недостаточности температуры не восстанавливается. С другой стороны чистый кремний, а также сплавы его с цирконием, алюминием или кальцием легко получают в электродуговых печах любой, сколь угодно малой, мощности благодаря наличию источника значительно более высокой, чем в домне, те.мпера-туры. [c.37] Здесь К — константа равновесия, равная отношению концентраций продуктов реакции к концентрациям исходных веществ (степени концентраций здесь равны коэффициентам в уравнении реакции). [c.37] Из принципа Ле-Шателье—Вант-Гоффа ясно, что реакция, идущая с поглощением большего количества тепла, протекает при более высоких температурах. [c.37] Микулинский утверждает, что на единицу мощности печи требуется тем меньший объем реакционного пространства, чем больше тепловой эффект скрытого теплового процесса, и что оптимальная плотность энергии пропорциональна абсолютной температуре интенсивного протекания процесса . [c.38] Байков указал [48], что восстановление трудновосстановимых окислов углеродом или в присутствии углерода осложняется тем, что получают не металлы (элементы), а их карбиды. [c.38] Изменение свободной энергии образования (Ац) карбидов с температурой ( [С]—активность углерода) [20. [c.38] Соответственно температуры протекания этих реакций равны 1725° и 2130° Для реакции (а), как нетрудно рассчитать, AF°a =241 650 — 102,45 Т. Температура, при которой она протекает, равна, следовательно, 2080° (по [1] около 2100°). [c.39] Реакция (г) по [20] протекает с твердым SIO2 при температуре около 1927°, а реакция (в) около 1727° по нашим подсчетам реакция (г) протекает при 2277°, (б) и (в) — при 1960°. Карборунд разлагается жидким кремнеземом, а тем более его парами. Изменение свободной энергии некоторых реакций восстановления кремнезема углеро-до.м в зависимости от температуры показано на рис. 12. [c.40] Чисто термодинамическое рассмотрение вопроса на этой ступени приводит к заключению, что восстановление кремнезема углеродом происходит сначала до к-арбида, а затем, с повышением температуры, карбид разлагается при взаимодействии с окислами кремния, примерно при температуре плавления SIO2. [c.40] Здесь следует рассмотреть взаимодействия в системе Si—О. [c.40] По-видимому, расчетная температура образования SiO при восстановлении кремнезема углеродом выше, чем температура восстановления кремнезема до кремния, не говоря уже о низкой температуре восстановления кремнезема до карборунда. [c.42] Повышение парциального давления СО уменьшает парциальное давление одноокиси кремния, как бы подавляя ее образование (рис. 14). Для давления СО, равного одной атмосфере, парциальное давление SiO получается при 1400° равным 0,0019 ата, при 1540° — 0,05 ата, а при 1600° — 0,347 ата. [c.42] Гельд пытался обосновать схему восстановления [531, начальной стадией которого является реакция Si02 + Si = 2Si0 по аналогии с реакцией С0г + С=2С0) углерод участвует в последующих стадиях восстановительного процесса. Однако очевидна искусственность этого приема для шахтной печи во-первых, близ колошника должно быть значительное содержание конечного продукта, во-вторых, эта реакция лишь выше 1969° дает SiO (Af=126 370— 56,39 Г) в верхних слоях шихты она идет влево. [c.43] Вернуться к основной статье