Теоретические основы металлургического производства
  12.3 Общая термодинамическая характеристика реакции окисления кремния

Основными реакциями, определяющими поведение кремния в сталеплавильных ваннах, являются

Согласно данным А.Д. Крамарова для реакции (12.1)

Для реакции (12.2)

Из приведенных данных видно, что реакции (12.1) и (12.2) являются сильными экзотермическими реакциями. Следовательно, протеканию этих реакций в направлении образования SiO2 способствуют низкие температуры начального периода плавки, высокая активность (FeO) и растворенного в металле кислорода, а также низкая активность (SiO2). Высокие температуры заключительного периода плавки в сочетании с низкой окисленностью ванны и высокой активностью (SiO2) способствуют протеканию реакций в направлении восстановления кремния.

Расчеты показывают, что при 1600оС константы равновесия реакций (12.1) и (12.2) равняются соответственно 1,32•103 и 3,57•104. Высокие значения констант равновесия реакций свидетельствуют о том, что в условиях сталеплавильных процессов реакции (12.1) и (12.2) протекают в направлении образования кремнезема даже при относительно малой окисленности ванны и высокой активности (SiO2).

Кремнезем является сильным кислотным оксидом. Поэтому полнота протекания реакций окисления кремния во многом зависит от химического состава шлака, под которым проводится плавка.

В основных процессах кремнезем, взаимодействуя с компонентами шлака, образует устойчивые соединения. Предполагается, что в начальном периоде плавки преимущественно образуются силикаты железа 2FeO*SiO2 и кальция CaO*SiO2. В заключительном периоде плавки при высокой основности шлака возможно образование ортосиликата кальция 2CaO*SiO2. В результате протекания этих реакций активность кремнезема в основных сталеплавильных шлаках является очень низкой даже при высоких его концентрациях. Поэтому в основных сталеплавильных процессах кремний по ходу плавки окисляется практически полностью.

Активность кремнезема в шлаках кислых сталеплавильных процессов значительно выше. В этих условиях концентрация кремния в металле по ходу плавки несколько выше, а при высоких температурах заключительного периода плавки возможно восстановление значительного количества кремния из шлака.

  12.3 Общая термодинамическая характеристика реакции окисления кремния
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ