硅石在金屬硅生產(chǎn)中的作用主要是作為硅的來源。它是生產(chǎn)金屬硅的基礎原料,通過一系列的反應和加工,被還原成金屬硅。
對于用于生產(chǎn)金屬硅的硅石原料,有以下幾點要求:
高純度:硅石中的SiO2含量應該很高,一般要求在98。5%以上,以確保金屬硅產(chǎn)品的純度。
低雜質(zhì)含量:如Fe2O3、Al2O3等雜質(zhì)元素的含量應該較低。例如,對Fe2O3的要求通常在0.06%以下,對Al2O3的要求在0.1%以下。這些雜質(zhì)元素如果含量過高,會影響金屬硅的質(zhì)量和性能。
總結起來,硅石在金屬硅生產(chǎn)中起著關鍵作用,其純度和雜質(zhì)含量是影響金屬硅質(zhì)量的主要因素。因此,在選擇硅石原料時,需要特別關注其化學成分和純度,確保滿足生產(chǎn)高質(zhì)量金屬硅的要求。
金屬硅的摻入方法分為內(nèi)摻和外摻兩種。內(nèi)摻法是直接摻入硅粉,同時減少水泥用量。外摻法是摻入礦粉并不減少水泥,一般高強混凝土上采用外摻法。
金屬硅粉的摻量一般為5-10%,在此范圍內(nèi)硅粉系數(shù)較大,各種性能都充分低反映出來,同時避免其不利的一面。
由于金屬硅粉制成的混泥土很稠,所以設計混泥土的坍落度要比普通混泥土的大2-3cm。
硅粉混泥土的攪拌時間應該比普通的混泥土延長0.5-1min,以便使細料完全攪拌均勻。
金屬硅(工業(yè)硅或結晶硅)的冶煉工藝主要包括以下幾種:
硅石還原法:將硅石與焦炭或煤粉混合,通過還原爐進行冶煉。在還原爐中,通過高溫和還原性氣氛使硅石還原為金屬硅。這種方法冶煉成本適中,產(chǎn)物純度也較高。
電爐冶煉:這是一種新型的金屬硅冶煉工藝,主要包括電弧爐法和電阻爐法。
電弧爐法:將硅石與電極放入電弧爐中,通過電弧加熱使硅石還原為金屬硅。
電阻爐法:將硅石與電阻爐放入電阻爐中,通過電阻加熱使硅石還原為金屬硅。
在上述工藝中,冶煉過程涉及到高溫的加熱,所以冶煉設備需要具備較高的耐熱性能。冶煉過程中還會產(chǎn)生大量的二氧化碳等有害氣體,需要進行處理和排放。
在冶煉后,還需要進行精煉階段。精煉是指將冶煉得到的金屬硅進一步提純,去除其中的雜質(zhì)。精煉過程中還需要控制溫度和溶劑的用量,以保證精煉效果和產(chǎn)品質(zhì)量。
煉鋼時金屬硅的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
脫氧劑:硅和氧的親和力很強,僅次于鋁和鈦,而強于錳、鉻和礬。因此,在煉鋼過程中,硅常被用作強脫氧劑,用以去除鋼液中的氧,提高鋼的質(zhì)量。為了保證碳素鋼的質(zhì)量,硅在鋼中的含量需要控制在一定范圍內(nèi),硅含量過低可能無法起到良好的脫氧效果。
細化晶粒:硅能細化鋼中的晶粒,使純鐵體的晶粒變?yōu)榧毿《鶆颍瑥亩岣咪摰膹姸群陀捕取_m量的硅對鋼的塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性無顯著的不良影響。
合金元素:硅還是重要的合金元素,用于制造硅鐵合金,這種合金元素在鋼鐵工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。此外,硅還是鋁合金中的良好組元,絕大多數(shù)鑄造鋁合金都含有硅。