Почему небольшое количество карбида кремния может быть использовано при выплавке ферросилиция?

Упоминаемый здесь «карбид кремния» - это не конкретное сырье, а отходы изоляции печи графитизации при производстве графитовых электродов. В нем содержится большое количество карбида кремния, поэтому эти отходы обычно называют «карбидом кремния». Его состав следующий:

SiC25~40%; SiO220%; C25%; остальное - Al2O3, CaO и т.д.

При выплавке ферросилиция восстановление диоксида кремния - это реакция, которая поглощает много тепловой энергии. Поэтому для интенсивного протекания этой реакции необходимо поддерживать очень высокую температуру (около 1800~1900℃), поэтому расходуется много электроэнергии. Когда часть карбида кремния добавляется в шихту, он вступает в реакцию со стальными обрезками в шихте в печи следующим образом:

SiC＋Fe= FeSi＋C

Эта реакция является эндотермической. Поглощаемое ею тепло и температура реакции ниже, чем тепло и температура, необходимые для восстановления диоксида кремния. Поэтому добавление части карбида кремния в шихту позволяет снизить расход электроэнергии.

При выплавке 45 ферросилиция в шихте содержится больше стальных обрезков, и реакция разрушения карбида кремния в основном протекает по формуле SiC＋Fe= FeSi＋C. Поэтому коэффициент использования карбида кремния в это время выше.

При выплавке 75 ферросилиция в шихте меньше стальных обрезков и больше кремнезема, и реакция разрушения карбида кремния будет протекать в основном по следующей формуле:

2SiO2＋SiC= 3SiO＋CO↑

SiO＋SiC=2Si＋CO↑

Обе реакции протекают при высокой температуре - около 1800℃, и потому в них участвует газообразный SiO. Однако, поскольку газообразный SiO более летуч, реакцию, разрушающую карбид кремния, нелегко провести безопасно. Можно заметить, что при выплавке 75 ферросилиция коэффициент использования карбида кремния низкий.