フェロシリコンを製錬するときに少量の炭化ケイ素 (SiC) を添加すると、電気エネルギーをいくらか節約できます。 ここでいう「炭化ケイ素」とは、特定の原料ではなく、黒鉛電極を製造する際の黒鉛化炉の断熱廃棄物を指す。 炭化ケイ素が多量に含まれているため、この廃棄物を慣例的に「炭化ケイ素」と呼ぶ。
その成分は次のとおりです。
SiC25~40%; SiO220%; C25%; 残りはAl2O3やCaOなどです。なぜ製錬時に少量の「炭化ケイ素」を添加すると消費電力が削減できるのでしょうか。
フェロシリコンを製錬する際、二酸化ケイ素の還元は大量の熱エネルギーを吸収する反応です。 そのため、非常に高温（約1800～1900度）で激しく反応させる必要があり、多量の電気エネルギーを消費します。 炭化ケイ素の一部が装入物に添加されると、炉内で装入物内の鋼スクラップと次のように反応します。
SiC＋Fe= FeSi＋C
この反応は吸熱反応であり、吸収される熱と反応温度は二酸化ケイ素の還元に必要な熱よりも低くなります。 したがって、炭化ケイ素の一部を炉の装入物に追加すると、電力消費を削減できます。
45フェロシリコンの製錬では、装入物中に多量の鉄スクラップが含まれるため、炭化ケイ素の破壊反応は主にSiC+Fe=FeSi+Cに従って行われます。 したがって、現時点では炭化珪素の利用率が高い。
75 フェロシリコンを製錬する場合、装入される鋼スクラップは少なくなり、シリカが多くなります。 炭化ケイ素の破壊反応は主に以下のように進行します。
2SiO2＋SiC= 3SiO＋CO↑
SiO＋SiC=2Si＋CO↑
どちらの反応も約 1800 度を超える高温で行われ、ガス状の SiO が反応に関与します。 ガス状の SiO は揮発性が高いため、炭化ケイ素を破壊する反応を安全に実行することはできません。 75フェロシリコンを製錬する場合、炭化ケイ素の利用率が低いことがわかります。
大容量サブマージアーク炉で 45 フェロシリコンを製錬する場合、炭化ケイ素の一部を添加するとより大きな効果があることが実際に証明されています。 75 フェロシリコンを製錬するときに、炭化ケイ素がいくらか添加されますが、その効果は顕著ではありません。
炭化ケイ素は融点が高く、導電性が強い。 製錬中に強化シリコンを添加した後は、電極を安定させるのが難しく、炉の状態を制御するのが困難です。 また、炭化ケイ素の粉末が多量に含まれており、材料表面の通気性に影響を与え、場合によっては重大な発火を引き起こす可能性があります。 このため、製錬中に炭化ケイ素を過剰に添加することは容易ではなく、粉末を減らすために使用する炭化ケイ素を慎重に選択する必要があります。
経験により、45 フェロシリコンを製錬する場合、材料の各バッチに 50 ～ 70 キログラムの炭化ケイ素を追加できることが証明されています (シリカは 300 キログラムとして計算されます)。 75 フェロシリコンを製錬する場合、材料の各バッチに 20 ～ 30 キログラムを追加するのがより適切です。
