




金属硅“金属硅”(我国也称工业硅)是上世纪六十年代中期出现的一个商品名称。用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维,激光在玻璃纤维的通路里,无数次的全反射向前传输,代替了笨重的电缆。它的出现与半导体行业的兴起有关。通用作法是把商品硅分成金属硅和半导体硅。金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品,主成分硅元素的含量在98%左右(含Si量99.99%的也包含在金属硅内),其余杂质为铁、铝、钙等。半导体硅用于制作半导体器件的高纯度金属硅。
金属硅的牌号:按照金属硅中铁、铝、钙的含量,可把金属硅分为553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌号。

金属硅成分主要是硅,因此和硅具有相类似的性质。硅有无定形硅和晶形硅两种同素异形体。无定形硅是灰黑色粉末,实际上也是一种微晶体。
晶形硅具有金刚石的晶体结构和半导体性质 , 熔点 1410℃ , 沸点 2355℃ ,密度2.32~2.34克/厘米3,莫氏硬度 7,性脆 。铝硅合金是一种强复合脱氧剂,在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率,并可净化钢液,提高钢材质量。无定形硅化学性质活泼,在氧气中能剧烈燃烧。它在高温下与卤素、氮、碳等非金属发生反应,也能与镁、钙、铁等金属作用,生成硅化物。
晶形硅比较不活泼,即使在高温下也不与氧气化合,它也不溶于任何一种无机酸和有机酸。

硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金,是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰合金是炼钢常用的复合脱氧剂,又是生产中、低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。
在铁合金生产企业,通常把炼钢使用的硅锰合金称作商品硅锰合金,把冶炼低碳铁使用的硅锰合金称作自用硅锰合金,把冶炼金属用的硅锰合金称作高硅硅锰合金。在不锈钢和耐蚀钢中,与钼、钨、铬、铝、钛、氮等配合,提高耐蚀性和抗高温氧化性能。锰能与硅组成化合成硅化物MnSiO3、MnSiO和MnSiO3。从硅锰状态图中可以看出,稳定的硅化物为MnSi。由于锰的硅化物生成自由能的负值,故远远大于锰的碳化物生产自由能的负值,在硅锰合金中含硅量愈高,则含碳量愈低。

在连续冶炼法中,炉渣的熔点对炉温有很大的影响。目前,中国生产金属硅的碳热法的生产工艺路线:普遍采用的是以硅石为原料,石油焦、木炭、木片、低灰煤等为还原剂,在矿热电炉中高温熔炼,从硅石中还原出金属硅,其为无渣埋弧高温熔炼过程。在冶炼硅锰合金时,因为炉渣中的SiO2和MnO在12400C会组成低熔点的共晶体,而从MnSiO3中还原得到含硅20%的开始还原温度为14900C,因此冶炼高硅硅锰合金的主要困难也是炉温问题。
锰矿的品位和块度对炉温是有影响的。锰矿含锰越高,渣量就少,炉温容易上去。锰矿块度大,透气性好,整个炉口冒火,料层均匀下沉。原料预热好,落入下部反应区时带入较多的热量,同时块度大,熔化很慢,成渣温度也高,这都有助于炉温的提高。
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