Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Физико-химические условия производства силикокальция.

Для раскисления стали в ряде случаев применяют сплав кальция с кремнием — силикокальций, химический состав силикокальция приведен в таблице.

Кальций Ca — один из самых химически активных металлов. С кислородом кальций образует прочное соединение — окись кальция CaO, теплота образования которой составляет 636 кДж (151 790 кал), температура плавления CaO равна 258°C и кипения 3627°C.
Примечание Содержание кремния определяется по разности 100 и суммы содержаний указанных элементов.

С углеродом кальций соединяется в прочный карбид CaC2 (H298 = — 59 кДж (—14 100 кал), температура плавления которого равна 2300°С.

С кремнием кальций образует три силицида: Ca2Si, CaSi (силикокальций) и CaSi2 при теплоте образования, соответственно равной —209 (—50 000); —151 (—36 000) и —151 кДж (—36 000 кал). Кальций и железо практически взаимно нерастворимы. В то же время в жидком состоянии и железо, и кальций в отдельности неограниченно растворяются кремнием.

Таблица 1. Химический состав силикокальция

Химический состав силикокальция

Успешное восстановление SiO2 и CaO до Si и Ca углеродом возможно при высоких температурах, когда образующаяся в результате реакций восстановления окись углерода становится прочнее восстанавливаемых окислов. Следует полагать, что в этом случае параллельно протекают процессы восстановления SiO2 и CaO как из кремнезема и извести, так и из образующихся в процессе плавки силикатов с участием целого ряда промежуточных продуктов, например SiO, SiC, СаС2.

Восстановление окиси кальция углеродом протекает до карбида кальция по реакции:

  • CaO + 3С = СаС2 + СО,
  • G° = 2 033 107 — 95,17 Т Дж/моль (485 600 — 22,73 Т кал/моль).

Реакция эта протекает при температуре 1765° С и выше. При совместном восстановлении CaO и SiO2 углеродом температура, при которой происходит процесс по суммарной реакции:

  • 2SiO2 + CaO + 5C = CaSi + 5CO;
  • G° = 1 884 000 — 1019Т Дж/моль (449 986 — 243,38 Т кал/моль)

1, составляет около 1580° С, а по суммарной реакции:

  • SiO2 + CaO + 3C = CaSi(ж) + 3CO;
  • G° = 1 260 000 — 690 Т Дж/моль (300 946 — 164,8 Т кал/моль) 1 около 1560° С.


Следовательно, образование шлака происходит раньше, чем может начаться восстановление по приведенным выше суммарным реакциям, так как для их протекания необходимы более высокие температуры.

Диаграмма состояния кальций - кремний Са—Si
Рисунок 1. Диаграмма состояния кальций - кремний Са—Si

В ферросплавной печи, безусловно, получают то или иное развитие процессы восстановления SiO2, CaO и силикатов кальция не только углеродом, но и Si, SiO, SiC и СаС2.

При углетермическом производстве силикокальция марок СК10 и СК15 восстановление кальция и кремния облегчается присутствием железа, которое разрушает карбиды и, растворяя силициды кальция, уводит их из зоны реакции, что способствует протеканию процесса восстановления.

При силикотермическом восстановлении извести, выгодно отличающемся отсутствием карбидообразования, протекает реакция:

  • 2CaO + 3Si(ж) = 2CaSi(ж) + SiO2 (тв);
  • G° = 465 500 — 240, IT Дж/моль (111 183 — 57,49Г кал/моль).

Могут также протекать реакции:

  • 3СаО(тв) +5Si(ж) = 2CaSi2(ж) + CaO.SiO2;
  • 3СаО(тв) + 3Si(ж) = 2CaSi(ж) + CaO.SiO2 (ж);
  • 3/4(2CaO.SiO)(тв) + 5/4 Si(ж) = l/2CaSi2(ж) + CaO.SiO2 (ж).
Читать далее >>

Источник [4] → список литературы.



Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Производство ферросплавов
Вернуться на главную: Черная металлургия

договор займа между юридическим лицом и физическим лицом образец