なぜフェロシリコンの製錬に少量の炭化ケイ素が使用できるのか

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絶縁廃材を指します。炭化ケイ素が多量に含まれているため、この廃棄物は一般に「炭化ケイ素」と呼ばれます。その構成は次のとおりです。

SiC25~40%; SiO220%; C25%;残りはAl2O3、CaOなどです。

フェロシリコン製錬では、シリカの還元は多量の熱エネルギーを吸収する反応です。そのため、この反応が集中的に起こるためには非常に高い温度（約1800～1900度）を維持する必要があり、多くの電力が消費されます。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す。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と温度よりも低くなります。したがって、炭化ケイ素の一部をチャージに追加することで、エネルギー消費を削減できます。

45 フェロシリコンの製錬では、装入物にはより多くの鋼スクラップが含まれており、炭化ケイ素の破壊反応は主に SiC+Fe=FeSi+C です。したがって、現時点では炭化珪素の利用率が高い。

装入物で 75 フェロシリコンを製錬する場合、鋼スクラップが少なくなり、シリカが多くなり、炭化ケイ素の破壊反応は主に次の式に従って進行します。

2SiO2+SiC= 3SiO+CO↑

SiO+SiC=2Si+CO↑

どちらの反応も約 1800 度の高温で起こるため、ガス状の SiO が反応に関与します。ただし、SiO ガスは揮発性が高いため、炭化ケイ素の破壊反応を安全に実行するのは簡単ではありません。 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。