페로실리콘을 제련할 때 소량의 탄화규소(SiC)를 첨가하면 전기 에너지를 어느 정도 절약할 수 있습니다. 여기서 말하는 '탄화규소'는 특정 원료가 아니라 흑연 전극 제조 시 흑연화로에서 발생하는 단열 폐기물이다. 여기에는 다량의 탄화규소가 포함되어 있으므로 이 폐기물을 "탄화규소"라고 부르는 것이 일반적입니다.
그 성분은 다음과 같습니다 :
SiC25~40%; SiO220%; C25%; 나머지는 Al2O3, CaO 등입니다. 제련 중에 소량의 "탄화 규소"를 첨가하면 전력 소비를 줄일 수 있는 이유는 무엇입니까?
페로실리콘을 제련할 때 이산화규소의 환원은 많은 양의 열에너지를 흡수하는 반응이다. 따라서 반응은 매우 높은 온도(대략 1800~1900도)에서 격렬하게 이루어져야 하므로 많은 양의 전기에너지를 소모하게 된다. 탄화규소의 일부가 장입물에 추가되면 노에서 다음과 같이 장입물 내 철 스크랩과 반응합니다.
SiC+Fe= FeSi+C
이 반응은 흡열 반응이며 흡수되는 열과 반응 온도는 이산화규소의 환원에 필요한 반응보다 낮습니다. 따라서, 용광로 장입물에 탄화규소의 일부를 추가하면 전력 소비를 줄일 수 있습니다.
45페로실리콘 제련시에는 장입된 철스크랩의 양이 많기 때문에 탄화규소의 파괴반응은 주로 SiC+Fe=FeSi+C에 따라 진행된다. 따라서 현재 실리콘 카바이드의 활용률이 더 높습니다.
75페로실리콘을 제련하면 철스크랩이 줄어들고 투입되는 실리카가 많아집니다. 탄화규소의 파괴 반응은 주로 다음과 같이 진행됩니다.
2SiO2+SiC= 3SiO+CO↑
SiO+SiC=2Si+CO↑
두 반응 모두 약 1800도 이상의 고온에서 진행되며, 기체상 SiO가 반응에 참여합니다. 기체상 SiO는 휘발성이 더 크기 때문에 탄화규소를 파괴하는 반응은 안전하게 진행될 수 없습니다. 75페로실리콘을 제련할 때 탄화규소의 활용률이 낮다는 것을 알 수 있다.
대용량 수중 아크로에서 규소철 45개를 제련할 때 탄화규소의 일부를 첨가하는 것이 더 중요한 효과가 있다는 것이 실습을 통해 입증되었습니다. 75페로실리콘을 제련할 때 탄화규소를 일부 첨가하지만 효과는 크지 않다.
탄화규소는 융점이 높고 전기 전도성이 강합니다. 제련 중에 강화된 실리콘을 첨가한 후에는 전극을 안정화하기가 쉽지 않고 로 조건을 제어하기가 어렵습니다. 더욱이, 탄화규소 분말이 많아 재료 표면의 통기성에 영향을 미치고 때로는 심각한 발화를 일으키기도 합니다. 이러한 이유로 제련시 탄화규소를 너무 많이 첨가하는 것은 쉽지 않으며, 분말을 줄이기 위해 사용되는 탄화규소를 신중하게 선택해야 합니다.
경험에 따르면 45개의 페로실리콘을 제련할 때 각 재료 배치에 50~70kg의 탄화규소를 추가할 수 있습니다(실리카는 300kg으로 계산됨). 75페로실리콘을 제련할 때 각 재료 배치에 20~30kg을 추가하는 것이 더 적절합니다.
