硅石在金屬硅生產(chǎn)中的作用主要是作為硅的來(lái)源。它是生產(chǎn)金屬硅的基礎(chǔ)原料,通過(guò)一系列的反應(yīng)和加工,被還原成金屬硅。
對(duì)于用于生產(chǎn)金屬硅的硅石原料,有以下幾點(diǎn)要求:
高純度:硅石中的SiO2含量應(yīng)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(yīng)該較低。例如,對(duì)Fe2O3的要求通常在0.06%以下,對(duì)Al2O3的要求在0.1%以下。這些雜質(zhì)元素如果含量過(guò)高,會(huì)影響金屬硅的質(zhì)量和性能。
總結(jié)起來(lái),硅石在金屬硅生產(chǎn)中起著關(guān)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(shí),需要特別關(guān)注其化學(xué)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(shí)減少水泥用量。外摻法是摻入礦粉并不減少水泥,一般高強(qiáng)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(lái),同時(shí)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(shè)計(jì)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(shí)間應(yīng)該比普通的混泥土延長(zhǎng)0.5-1min,以便使細(xì)料完全攪拌均勻。
金屬硅(工業(yè)硅或結(jié)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(guò)還原爐進(jìn)行冶煉。在還原爐中,通過(guò)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(guò)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(guò)電阻加熱使硅石還原為金屬硅。
在上述工藝中,冶煉過(guò)程涉及到高溫的加熱,所以冶煉設(shè)備需要具備較高的耐熱性能。冶煉過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳等有害氣體,需要進(jìn)行處理和排放。
在冶煉后,還需要進(jìn)行精煉階段。精煉是指將冶煉得到的金屬硅進(jìn)一步提純,去除其中的雜質(zhì)。精煉過(guò)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(shí)金屬硅的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
脫氧劑:硅和氧的親和力很強(qiáng),僅次于鋁和鈦,而強(qiáng)于錳、鉻和礬。因此,在煉鋼過(guò)程中,硅常被用作強(qiáng)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(guò)低可能無(wú)法起到良好的脫氧效果。
細(xì)化晶粒:硅能細(xì)化鋼中的晶粒,使純鐵體的晶粒變?yōu)榧?xì)小而均勻,從而提高鋼的強(qiáng)度和硬度。適量的硅對(duì)鋼的塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性無(wú)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。