ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Высокотемпературные превращения в ванне из "Высококремнистые ферросплавы " Тепловой эффект двух последних реакций указывает на то, что в присутствии свободного кремния даже весьма малое количество окислов железа не может находиться в содержимом печи. [c.78] Развитию этих реакций мешает твердая пленка продукта — карборунда или кремния, — затрудняющая диффузию паров к восстановителю. Процесс карбидообразования идет успешно при избытке углерода и относительно невысоких температурах. При более высокой температуре скорее пойдет реакция 8Ю,.аз +С = Si + O, заканчивающая процесс. Температура протекания той реакции зависит от парциального давления SiO. По подсчетам [52] при ps o = 5 мм рт. ст. нужна температура 1460° при большем парциальном давлении расчетная температура протекания этой реакции быстро снижается. [c.79] Рядом с раскаленными газовыми струями в верхней области тигля находятся значительно более холодные шихтовые материалы. [c.79] В местах, где уже ранее образовался карборунд, он при взаимодействии с жидким кварцем также образует кремний (и СО) или газообразную моноокись кремния (и СО). Выше 2200° карборунд частично разлагается без помощи других реагентов на кремний и углерод. [c.80] Вопреки данным работы [81] большая часть кремния не проходит в ванне стадию карборунда в соответствующей температурной зоне для этого не хватает углерода. Под непосредственным влиянием излучения дуги и конвекции дуговых газов жидкий ЗЮг без помощи восстановителей распадается на SiO и кислород. Вновь полученный кремний — главным образом в результате восстановления паров SiO углеродом — в виде капель и струек стекает на дно тигля, а оттуда, как через воронку, по ходам горна к местам накопления до очередного выпуска. Кремний же, полученный в результате такого высокотемпературного процесса, как диссоциация карборунда, и перешедший в пар из капель, попавших в высоконагретые участки тигля вблизи дуги, устремляется с основным газовым потоком (СО) вверх по направлению к колошнику. [c.80] При хорошо укрытых шихтой тиглях поток газов отдает большую часть своего тепла на нагрев встречных материалов и указанные выше эндотермические процессы вследствие снижения температуры газов пары кремния конденсируются, капли и струйки его стекают на дно тигля. [c.80] Восстановление глинозема и извести. При любых температурах глинозем прочнее кремнезема. Следовательно, реакция восстановления глинозема кремнием не может идти до конца. Однако экспериментально доказана возможность частичного восстановления глинозема кремнием [82]. М. Б. Рапопорт прр1 нагреве глинозема в смеси с кремнием (в вакууме) до 1500° получал корольки сплава, содержаи ие 38—52% А1. Так как кремний растворяет небольшое количество алюминия (точно предел растворимости не установлен) и выводит этим восстановленный алюминий из взаимодействия и так как кремния в нашей системе во много раз больше, чем глинозема, то восстановление глинозема идет практически нацело. [c.80] Из уравнения для свободной энергии реакции следует, что она мол ет осуществиться примерно при 2640 . По данны.ч М. Б, Рапопорта, термодинамически такая реакция маловероятна. Он провел следующий опыт в дуговой лабораторной печи плавил шихту из карборунда и концентрата, содержавшего 61,4% А120з 24,1% ЗЮг 0,25% РегОз и 11,9% п. п. п. Получил сплав, содержащий 70—72% Si и 2-5—26% А1. [c.81] Напомним, что при расчетной температуре реакции существует уже не только карборунд, но и продукты его распада кремний и углерод. Если при производстве кремния он сам не восстановит какую-либо часть глинозема, то это сделает углерод. Глинозем восстанавливается углеродом, как видно из табл. 9 и 10, при температуре около 2000° вначале до карбида, а при небольшом повышении температуры (выше 2021°)—до элементарного состояния, что связано с непрочностью карбида алюминия, распадающегося на элементы при этих же температурах. Карбид алюминия выше 2300° определенно не существует. [c.81] Известь представляет собой окисел еще более прочный, чем глинозем (табл. 9). Но до карбида известь восстанавливается раньше, чем глинозем (табл. 10). По мнению П. В. Гельда, при восстановлении извести до карбида промежуточным продуктом является металлический (свободный) кальций. При изучении кинетики взаимодействия извести и углерода в условиях низких давлений (10 —10 мм рт. ст.) до 1350° карбид кальция не образовывался, но интенсивно выделялись пары кальция. Обильное образование паров кальция обнаружено и при кинетических исследованиях в условиях повышения температуры до 1900° и давления около 1 мм рт. ст. [c.81] Следовательно, расчетная температура осуществления этой реакции составляет около 1680°. По данным материальных балансов выплавки кремния, переход алюминия и кальция сплав составляет соответственно 40—54% и 31—36%. Частично алюминий и кальций в сплаве находятся в виде окислов н карбидов. Работниками Уральского алюминиевого завода установлено, что в результате выдержки технического кремния при 1500—1600° содержание Ai снизилось с 0,98 до 0,26%, а содержание Са — с 0,45 до 0,10%. При работе на кварце г. Хрустальной содержание в сплаве алюминия составило в среднем 0,24%, а кальция — 0,30%. При работе на кварците г. Караульной содержание алюминия составляло уже 0,79%, поднимаясь до 0,9% содержание кальция в этом случае мало изменилось и составляло 0,35%. Следует отметить, что для облегчения выхода сплава и шлака (при работе на кварците) из печи долго практиковали систематическую дачу на колошник извести. Содержание кальция в сплаве сильно не увеличивалось и не было выше допускаемого маркой КрЗ, т. е. 1,5%. Регулярно выходил из печи полужидкий шлак. Одновременно был замечен на остывающих слитках кремния белый налет в виде небольших по размерам пятнышек. Химическим анализом определено, что этот налет представлял собой известь. [c.82] Продукты плавки. Технический кремний, производимый в СССР, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 2169— 43 (табл. 13) Кремний кристаллический . [c.82] В табл. 14 приведен состав технического кремния, производимого за рубежом. [c.82] Следует напомнить, что в период проведения этого баланса шихту смачивали водой. [c.83] Ход этой реакции был проверен в лабораторных условиях навеску твердой окиси кремния, подвешенную в пробирке к пружинным весам, нагревали в атмосфере СО (рис. 25). [c.84] Шлаковая фаза, при использовании достаточно чистых исходных материалов, совершенно отсутствует. Обнаруженные иа поверхности слитка пятна светло-коричневой глазури представляют собой продукт окисления жидкого кремния при остывании. В случае недостатка восстановителя у летки обнаруживаются натеки кварцевого стекла. [c.84] Вернуться к основной статье