7. HOÀN NGUYÊN NGUYÊN TỐ KHÔNG PHẢI LÀ SẮT
7.2. HOÀN NGUYÊN SI-LIC
- SiO2 là một chất rất ổn định, nhiệt sinh thành nó rất cao,áp suất
phân ly rất nhỏ, rất khó hoàn nguyên. SiO2 trong lò cao chỉ có
thể dùng than rắn hoàn nguyên ở trạng thái lỏng.
(SiO2) + 2C = [Si] + 2CO - 628276 KJ (5 - 39)
- Nhiệt lượng cần thiết để hoàn nguyên 1 Kg Si tương đương bằng
8 lần nhiệt lượng cần thiết để hoàn nguyên 1 Kg Fe trong FeO.
tính toán nhiệt lực học, nhiệt độ hoàn nguyên SiO2 dùng CO ở
trên 18000C, nhiệt độ dùng C để hoàn nguyên trên 17000
C. Vì thế hoàn nguyên Si trong lò cao sẽ cũng thực hiện theo từng cấp.
SiO2 + C = SiO + CO (5 - 40) SiO + C = Si + CO (5 - 41)
- Áp lực bốc hơi của sản vật trung gian SiO rất lớn, ở 18900
C có thể tới trên 101,325 Kpa. Vì thế trong quá trình hoàn nguyên nó
rất dễ bốc hơi SiO ở trạng thái khí, tiếp xúc với than cốc rất có
lợi cho hoàn nguyên Si.
- Gần đây người ta thấy nâng cao hoàn nguyên Si là thực hiện
thông qua sản vật trung gian SiO ở trạng thái khí, SiO2 trong tro than cốc có điều kiện tiếp xúc với C tốt nhất. Vì thế hoàn nguyên Si đầu tiên là bắt đầu từ đó. Than cốc cháy trước mắt
gió, SiO2 trong tro phản ứng với C sinh ra SiO ở trạng thái khí,
trong quá trình đi lên của SiO bị sắt lỏng hấp phụ, phản ứng với
[C] trong sắt, sinh ra [Si]. Các nghiên cứu thấy rằng, khi sản
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi - SiO chưa bị hoàn nguyên, ở phần trên của lò cao lại bị oxy hoá
kết tinh thành hạt nhỏ SiO2 mầu trắng, sau đó một phần theo khí
than thoát ra ngoài, 1 phần SiO 2 trầm tích giữa liệu lò, làm tính
thấu khí của cột liệu xấu đi, dẫn đến lò cao nan hành (khi luyện
gang si -lic, lượng bốc của Si có thể đến 10÷25%, khi luyện gang đúc là 5%).
- Thực tế hoàn nguyên SiO2 trong lò cao, 1 phần đã bắt đầu ở thân
lò. Do trong lò cao có tồn tại Fe, Si hoàn nguyên ra cùng với Fe
tạo ra FeSi rất ổn định ở nhiệt độ cao (hoặc Fe 3Si, FeSi3) quá trình tạo ra hợp chất đó sẽ có một lượng nhiệt lớn toả ra, vì thế đã giảm thấp nhiệt lượng tiêu hao cho hoàn nguyên si líc và
nhiệt độ hoàn nguyên. Vì vậy phương trình phản ứng hoàn
nguyên SiO2 trong lò cao là :
SiO2 + 2C +Fe = FeSi + 2CO - 554603 KJ (5 - 42) - Điều kiện để tăng tốc độ hoàn nguyên SiO2 là :
• Nâng cao nhiệt độ phần dưới của lò cao. Đầu tiên phải nâng
cao nhiệt độ phần nồi lò, bụng lò, nói chính xác hơn là nâng
cao nhiệt độ xỉ lò, nhiệ t độ xỉ càng cao, lượng si-líc hoàn nguyên càng lớn. Khi nhiệt độ xỉ cao, hàm lượng Fe trong xỉ
thấp, mức độ oxy hoá lại si-líc cũng nhỏ, thực tế khi kết quả
thống kê chứng tỏ : hàm lượng si-líc của quặng có quan hệ
tuyến tính với nhiệt độ xỉ lò. Vì thế, độ lớn của hàm lượng Si
trong gang trở thành nhân tố quan trong để đoán nhiệt độ lò cao
hay thấp. Do bị hạn chế bởi nhiệt độ nồi lò, lò cao chỉ có thể
luyện ra gang si-líc có hàm lượng Si = 10÷2,5%, luyện gang si- líc nhiệt độ phải cao và nhiệt lượng phải đủ, vì thế nói chung
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi thì tiêu hao than cốc để luyện gang si -líc là 2÷2,5 lần so với
luyện gang phổ thông, hàm lượng si-líc cao gang đúc cao so
với gang luyện thép, nên tiêu hao than cốc của gang đúc so với
gang luyện thép thường phải cao hơn 5÷ 8%.
• Thay đổi chế độ tạo xỉ. Dùng xỉ lò có dung điểm cao, để đảm
bảo phần dưới của lò cao có nhiệt độ tương đối cao. Dùng xỉ lò
tính axit để nâng cao nồng độ hữu hiệu SiO2 trong xỉ. Những
việc nêu trên có lợi cho việc tăng tốc độ hoàn nguyên si-líc. • Chọn nguyên liệu tốt, đối với lò cao luyện gang si-líc thì quặng
dễ hoàn nguyên, đã vỉa khó nung chảy, SiO2 phân bố đ ều,
phẩm vị quặng tương đối thấp và độ tro của than cốc tương đối
cao, nguyên liệu như thế là nguyên liệu tương đối lý tưởng .