碳热还原法制取铝硅合金的反应机理及其动力学
硅铝铁合金生产方法
硅铝铁合金生产方法
1、重熔法冶炼合金重熔法冶炼硅铝铁合金是将硅铁、铝以及钢屑重新加热熔化在一起。
根据预生产硅铁铝合金的牌号及硅和铝的冶炼回收率计算原料配比，然后将硅铁等原料破碎成小块，称量混匀，加入中频感应炉内，在惰性气体保护下进行熔炼，浇注成硅铝铁合金锭。
2、硅铁出炉加铝锭热冲法生产硅铝铁合金根据预炼的硅铝铁合金牌号，将铝锭放入刚浇完铁的铁水包内预热，并加入冰晶石等盐类作保护。
将出炉时的硅铁水冲入铁水包内熔化铝锭，生成硅铝铁合金，然后浇铸成硅铝铁合金锭。
3、碳热法生产硅铝铁合金碳热法生产硅铝铁合金是以硅石、粉煤灰或铝土矿（或其他含Al2O3的矿物）、钢屑等为原料，焦炭或石油焦、烟煤为还原剂，在电炉内直接冶炼硅铝铁合金。
冶炼的关键是要使炉内达到比硅铝铁高的温度。
炉内温度高，合金含铝才能高；炉内温度低，合金含铝也低。
为达到并保持炉内的高温，采用比硅铁生产低一级的工作电压、较大的极心圆功率和较高的电流电压比，并采用不导电的耐火砖作炉衬。
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真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法
真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法，听起来好像很高大上的样子，其实呢，这个方法就是让咱们平时吃的东西变成高科技产品的一种方法。
今天我就来给大家讲讲这个神奇的方法到底是怎么一回事。
咱们要明白什么是真空碳热还原。
简单来说，就是在没有空气的环境下，用高温让一种物质(比如说碳)和另一种物质(比如说硅)发生化学反应，从而把硅转化成高纯度的硅。
这样一来，咱们就可以用这些高纯度的硅来做很多高科技产品了。
那么，为什么要用铝硅合金呢？因为铝硅合金的性能非常好，它既轻又硬，而且导电性也很好。
所以，用铝硅合金做出来的产品非常受欢迎。
不过，要想得到好的铝硅合金，就必须要先把硅和铝处理好才行。
接下来，我就来给大家讲讲具体的步骤吧。
咱们要把硅和铝分别处理好。
处理硅的方法很简单，就是把它放在高温下加热就可以了。
但是要注意的是，加热的时候一定要保持真空状态，这样才能保证硅能够完全转化成高纯度的硅。
处理铝的方法也很简单，就是把它放在高温下加热就可以了。
不过要注意的是，加热的时候也要保持真空状态，这样才能保证铝能够完全转化成高纯度的铝。
接下来，就是把处理好的硅和铝放在一起进行还原反应了。
这个过程也非常简单，就是把它们放在一个密闭的容器里，然后在高温下加热一段时间就可以了。
不过要注意的是，在加热的过程中一定要保持真空状态，这样才能保证反应能够顺利进行。
就是对反应得到的高纯硅和铝硅合金进行提纯了。
这个过程也非常简单，就是通过一系列的化学处理把里面的杂质去掉就可以了。
不过要注意的是，这个过程也需要保持真空状态，这样才能保证提纯的效果更好。
好了，经过这么一番折腾之后，咱们终于得到了高纯度的硅和铝硅合金了！这些东西可以用来做很多高科技产品哦，比如说手机、电脑、电动汽车等等。
所以说呢，真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法虽然看起来很复杂，但实际上是非常有用的一种方法哦！。
碳热还原电厂粉煤灰冶炼硅铝铁合金
为 ２ ．９ ８７ ％和 ５ ． ％ ， 金 的 主要 物相 为 Ａ１．Ｆ ３ ｉ． ＳＣ， ｅ ｉ Ｆ Ｃ。 ７６ ％， ．５ ８８ｌ 合 ０３ ｅ ＳＯ７， ｉ Ｆ Ｓ 和 ｅ
杨 大 兵 １， 华 强 。 国 军 ，敖 万 忠 。 国 雄 。 张 东 升 。 ，姚 ２ ，马 ，万 ，
（． １ 武汉科技大学 资源 与环境工程学 院， 湖北 武汉 ４ ０ ８ ； ３０ １ ２ 武汉理工大学 资源与环境工程学 院 ， ． 湖北 武汉 ４ ０ ７ ； ３０ ０ ３ 首钢水城钢铁 （ 团） ． 集 有限责任公司技术 中心 ， 贵州 六盘水 ５ ３２ ） ５０ ８
作者简介 ： 大兵（９ ５ ）男， 杨 １６ 一 ， 武汉理工 大学博士研 究生 ， 武汉科技大学副教授 ， 主要从事矿物分选提 纯、 次资源综合利用研 究。 二
，ｒ０１ ，２ １年 ， ４卷 ， ２期ห้องสมุดไป่ตู้ 第 第
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摘 要 ：电厂 粉 煤 灰 中主要 含 有 ＳＯ 和 Ａ 且 含 有 一 定 量的 残 炭 。 采 用粉 煤 灰 和 铝 土矿 等 为主 要 原料 进 行 ｉ ｌ ， ０ 了 高 温 下 制 备 硅 铝 铁 合 金 研 究 ， 果 表 明 ， 用 电 厂 粉 煤 灰 和 铝 土 矿 为 主要 原 料 ， 结 利 配加 赤 铁 矿 、 石 和 添 加 剂 硅 Ｃ Ｆ， ｌ８０℃时 经 碳 热 还 原 可 以 制备 硅 铝铁 合 金 ， 高粉 煤 灰 的 利 用价 值 ， 少其 环 境 污 染 。在 ｌ ５ ａ ，在 ８ 提 减 ０℃时 ， ７
粉煤灰提取氧化铝的资源化利用
Vol.39,No.22021年2月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization 0综合利用粉煤灰提取氧化铝的资源化利用于 波，邢鹏飞，李雅茹，都兴红(东北大学冶金学院，沈阳110819)摘要：粉煤灰富含多种有价金属元素，应用潜力极大。
为同时实现资源的综合利用与环境保护，人们可以 利用粉煤灰富集氧化铝并还原制备硅铁合金。
碳热还原法是新兴的从粉煤灰中提取氧化铝并制备硅铁合金的方法。
本文总结了利用酸法和碱法从粉煤灰中提取氧化铝的优缺点，然后着重从热力学角度分析了还原 过程可能发生的反应和氧化铁的添加对还原反应的澎响。
关键词：粉煤灰；碳热还原；氧化铝；铝硅合金中图分类号：TF654.4文献标识码：A 文章编号：1008-9500(2021)02-0077-04DOI: 10.3969力.issn. 1008-9500.2021.02.025Resource Utilization of Alumina Extracted from Fly AshYU Bo, XING Pengfei, LI Yarn, DU Xinghong(School of Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110819, China)Abstract: Fly ash is rich in various valuable metal elements and has great application potential. In order to achievecomprehensive utilization of resources and environmental protection at the same time, people can use fly ash to enrich alumina and reduce to prepare Al-Si alloy. The carbothermic reduction method is an emerging method of extracting aluminafrom fly ash and preparing Al-Si alloy. This paper summarizes the advantages and disadvantages of extracting alumina fromfly ash by acid method and alkali method, and then focuses on the thermodynamic analysis of the possible reactions in the reduction process and the influence of the addition of iron oxide on the reduction reaction.Keywords: fly ash; carbothermic reduction; alumina; Al-Si alloy时将二氧化硅转化为含硅合金产品，带动粉煤灰的全资源化利用。
碳热还原法制取ti(c,n)的热力学原理
碳热还原法制取Ti(C,N)的热力学原理
作者：方民宪，陈厚生
摘要：分析了以TiO2为原料,用碳热还原法制取Ti(C,N)的热力学原理.结果表明钛氧化物的还原是逐级进行的,反应过程伴随着相变,当TiO2粉末和C粉末均匀混合时还原碳化反应主要依赖于CO/CO2传质的气固反应,当TiO2颗粒表面被C包膜时主要是碳和钛氧化物之间的固固反应,当TiO2粉末和C粉末混合压球时则两种反应机理均有.升高温度有利于还原进行,钛氧化物的开始还原温度随气相中的CO分压降低而降低.Ti(C,N)中的C,N含量取决于温度和N2压力.。
真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法
真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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2011年第21卷总目次
炼， 邓桢桢 ， 乐永康 ， 张新 明（） （７ ） １ １９
递温镁合金板轧制的数值仿真和验证实验……………………………… 张丁非， 戴庆伟， 霖， 方 张钧萍（ （８） １ ） １５
基于非线性浅水模型 的铝 电解磁流体 动力学计算……………………… 宇杰 ， 徐 李
纯 钼粉末多孔烧结材料 Ｅ Ａ Ｃ Ｐ的数值模拟及实验………… …” 薛克敏 ， 王晓溪 ， 李
第 ２ 卷第 ｌ ｌ ２期
Ｖ １ ．２ ｂ ． ＮＯ １ ２１
中 国 有 色 金 属 学 报
Ｔｈ ｉ ｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌ ｆ ｎ ｅ ｒ ｕ ｅ ａ ｓ ｅ Ｃｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ Ｎｏ ｆ ｒ ｏ ｓＭ ｔ ｌ
２１年 ｌ ０１ ２月
Ｄ ｅ ． Ｏｌ ｃ２ ｌ
张羊换 ， 马志鸿， 赵栋梁 ， 张
胤， 郭世海， 王新林（） （１） １ １８
球 形磷酸铁锂正极材料制备 中试研究… ……… …………………………………协 学磊 ， 戴永年 ， 姚耀春 （） （２ ） １ １５ 制 动过程 中的热应力对 Ｃ Ｃ复合材料 磨损表面形貌 的影 响 ／
热变形温度对 ７ ８ 铝合金组织和性 能的影 响…………………陈学海 ， ０５ 陈康华 ， 梁
信， 陈送义 ， 国胜（） 彭 １
（８ ８）
（５ ９）
多弯道蛇形管浇注法制备 半固态 Ａ３ ６ ５ 铝合金浆料…………… ……… ………… 陈正周 ， 毛卫 民， 吴宗 闯（） １
电子束焊接 Ｔ．Ａ１ Ｖ合金接头的疲劳裂纹尖端微 区形态 …籍龙 波 ， ｉ — ６ ４ 胡树兵 ， 李行志 ， 陈冀彦 ， 肖建 中（ １
（） １ （５ ３） （４ ４） （１ ５）
静， 郭伟国， 何可馨， 鬲钰焯（） １ 辉， 陈 阳， 生发， 刘 陈 欣 （） １
真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法
真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法大家好，今天我要给大家讲一个神奇的故事，这个故事发生在一个遥远的星球上，那里有一种神奇的材料，叫做高纯硅。
这种材料非常坚硬、耐用，而且导电性能非常好，所以在地球上有很多高科技产品都是用它做的。
这个星球上的科学家们也不是吃素的，他们想方设法地研究如何制作这种神奇的材料。
经过多年的努力，他们终于发明了一种方法，那就是真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法。
下面我就来给大家详细讲解一下这个方法的奥秘。
我们要了解一下什么是真空碳热还原。
简单来说，就是在真空环境下，用碳作为还原剂，将一些金属氧化物还原成金属的过程。
这个过程听起来很复杂，其实就像是我们在烧烤的时候，把一些食材放在炭火上烤熟一样。
只不过这里的食材是金属氧化物，而炭火是碳还原剂。
那么，为什么要用真空环境呢？这是因为在真空环境下，没有空气分子干扰，可以让我们更清楚地观察到金属氧化物和碳还原剂之间的反应过程。
而且在真空环境下，金属氧化物和碳还原剂的反应速度会更快，生成的高纯度物质也会更多。
接下来，我们就要开始制作高纯硅了。
我们需要准备一些金属氧化物，比如硅酸盐、氧化铝等。
这些金属氧化物都是黑色的粉末状物质，看起来有点像中国的墨粉。
然后，我们需要把这些金属氧化物放到一个密闭的容器里，确保没有任何空气分子进入。
接下来，我们要把碳还原剂放进容器里。
碳还原剂有很多种，比如木炭、焦炭等。
我们要选择一种热值比较高的碳还原剂，这样才能保证在高温下反应充分。
然后，我们要把容器密封好，确保没有任何空气分子泄漏。
现在，我们就可以开始加热了。
加热的过程中，金属氧化物和碳还原剂会发生剧烈的反应，产生大量的热量。
这个过程就像是我们在冬天生火取暖一样，只是这里的能量来自于金属氧化物和碳还原剂的反应。
当反应达到一定程度后，我们就可以停止加热了。
这时候，容器里会产生一种白色的固体物质，这就是我们要制作的高纯硅。
这种高纯硅非常坚硬、耐用，而且导电性能非常好，完全可以用来制作高科技产品。
真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法
真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法大家好，今天我要给大家讲一个非常有趣的话题，那就是真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法。
这个方法可不是一般的高级，它可是涉及到了化学、物理、材料学等多个领域的知识哦！而且，这个方法还有一个特点，那就是它的应用范围非常广泛，可以用来制作各种各样的高科技产品。
那么，我们就一起来了解一下这个神奇的方法吧！我们要明确一个概念，那就是真空。
什么是真空呢？简单来说，真空就是一个没有任何物质的空间。
在这样的空间里，没有空气，也没有水蒸气，更没有其他任何物质。
而我们在制备高纯硅及铝硅合金的时候，就需要把原料放在这样一个真空的环境中进行反应。
这样一来，就可以避免原料中的杂质和气体对反应过程的影响，从而保证了最终产品的纯度和质量。
接下来，我们就要介绍一下真空碳热还原反应的基本原理了。
这个原理其实也很简单，就是利用高温高压的条件，让碳和硅分别与铝发生还原反应，生成高纯硅及铝硅合金。
具体的反应过程是这样的：我们需要把碳和硅分别制成粉末状，然后将它们放入真空炉中；接着，我们需要在真空炉中加热到一定的温度，使碳和硅充分熔化；然后，我们需要在加热的过程中不断地通入惰性气体，以维持真空环境；在反应完成后，我们需要通过冷却的方式将产物结晶出来，从而得到高纯硅及铝硅合金。
要想成功地实现这个反应过程，我们还需要考虑一些其他的因素。
比如说，我们需要选择合适的原料比例，以保证反应的顺利进行；我们还需要控制好加热和冷却的速度，以防止产物过快或过慢地结晶；我们还需要定期检查真空炉的状态，以确保其始终保持在理想的工作条件下。
这是一个非常复杂的过程，需要我们付出很多的努力和细心。
好了，现在我们已经了解了真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法的基本原理和步骤。
接下来，我们就要看看这个方法到底有哪些实际应用了。
事实上，这个方法已经被广泛应用于太阳能电池、半导体器件、电子元件等领域。
这些领域都是我们现在生活中不可或缺的高新科技产业，而真空碳热还原制备高纯硅及铝硅合金的方法正是这些产业的基础。
碳还原制硅
碳还原制硅
碳还原制硅是一种常见的制备高纯度硅的方法。
在这个过程中，硅矿石（如石英或二氧化硅）与高纯度的碳源（如木炭或焦炭）反应，产生硅和二氧化碳。
具体的反应方程式如下：
SiO2 + 2C → Si + 2CO
在该反应中，一氧化碳是一种副产物，会被氧气氧化为二氧化碳。
这是一种放热反应，需要提供高温，通常在2000°C以上。
整个过程需要在惰性气氛中进行，通常会选择用氩气或氢气作为保护气体，以防止与空气中的氧气反应。
此外，还需要在反应中保持硅矿石和碳源的接触，通常采用气固相接触或液固相接触的方式。
制备硅的纯度取决于原始材料的纯度和反应条件的控制。
通常，经过多次重复的处理和精炼步骤，可以获得高纯度的硅。
这种制备方法广泛应用于电子、太阳能和半导体工业中，以制备用于集成电路和太阳能电池等高纯度硅材料。
三氧化二铝碳还原法
三氧化二铝碳还原法1. 简介三氧化二铝碳还原法是一种常用的制备高纯度金属铝的方法。
此方法利用三氧化二铝与碳在高温下反应生成金属铝和二氧化碳的化学反应，通过合适的反应条件和工艺参数，可获得高纯度的金属铝产品。
本文将从实验原理、反应条件和工艺参数、设备和操作、优缺点以及应用方面进行综合探讨。
2. 实验原理三氧化二铝碳还原法的主要反应方程式如下：Al₂O₃ + 3C → 2Al + 3CO该反应是一个高温还原反应，可通过改变反应条件和工艺参数来控制反应速率、产物纯度和产量。
反应温度的选择是关键，高温可以促进反应的进行，但过高的温度会导致产物中夹杂物和杂质的增加。
一般情况下，反应温度控制在2000°C到2300°C之间，可获得较高纯度的金属铝。
3. 反应条件和工艺参数除了反应温度外，还有其他几个关键的反应条件和工艺参数需要控制：3.1 反应时间反应时间是指反应过程持续的时间，影响反应的彻底程度和产物的纯度。
通常情况下，反应时间控制在2小时到4小时之间。
3.2 初始反应物比例初始反应物比例指的是三氧化二铝和碳的投料比例，直接影响到产物的纯度和产量。
合适的比例可以提高产物纯度和产量，一般建议三氧化二铝和碳的投料比例为1:3。
3.3 反应气氛反应气氛的选择对反应过程中的分解和反应有重要影响。
一般情况下，选择惰性气体如氩气作为反应气氛，避免氧气对反应的干扰。
4. 设备和操作三氧化二铝碳还原法的实验操作相对简单，所需设备也相对常见，主要包括高温炉、反应容器和气氛控制系统。
4.1 高温炉高温炉是进行碳还原法反应所必需的设备，用于提供高温条件。
一般常用的高温炉有电阻加热炉和感应加热炉，可以根据实际需求选择合适的设备。
4.2 反应容器反应容器是装载反应物和产物的容器，一般选用耐高温和惰性气体的材质如石墨或陶瓷制成。
4.3 气氛控制系统气氛控制系统用于控制反应气氛的组成和流速，保证反应进行的预期条件。
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STEVENSON[4]和 BRUNO[5]认为碳热共还原氧化 铝、氧化硅制取铝硅合金遵循铝氧碳化物的生成与分 解理论，整个反应过程分 3 个步骤进行：首先是氧化 硅和碳在低温下反应生成 SiC，而后氧化铝与碳反应 生成 Al4O4C，最后生成的 SiC 和 Al4O4C 在更高的反 应温度下生成铝硅合金。即： SiO2+3C=SiC+2CO↑ 2Al2O3+3C=Al4O4C+2CO↑ 3SiC+Al4O4C =4Al + 3Si+4CO↑ SiO2 的反应机理还未能得到最后澄清。 开展冶金与材料动力学的研究，对于阐明反应机 理，强化冶金过程，优化过程操作工艺，提高生产效 率具有十分重大的意义 [6−7] 。然而关于碳热共还原 SiO2 固相反应制取铝硅合金的动力学研究国内 Al2O3、 外尚未见文献报道。近几年来，TG-DTA 技术已广泛 应用于材料与冶金的固相反应动力学研究[8−10]，其中 EBRAHIMI-KAHRIZSANGI 等[11]已将 TG-DTA 技术 应用于碳热还原氧化物制取碳化物的动力学研究。鉴 于此， 本文作者采用 DTA 技术研究碳热法制取铝硅合 金的动力学过程，并结合热力学分析和实验结果，对 碳热还原法制取铝硅合金的反应机理进行深入的探 讨，以期为生产提供理论指导和借鉴。 (2) (6) (7)
关于碳热共同还原氧化铝、氧化硅制取铝硅合金 的反应机理， 国内外学者提出了各种不尽相同的观点：
还原学说： Al2O3 + 3Si = 2Al+3SiO(g) (1)
邱竹贤[1]认为还原过程中首先生成单质硅，而后硅在 高温下作为还原剂还原氧化铝生成铝硅合金，即硅热
基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(2007AA06Z116) 收稿日期：2009-05-27；修订日期：2010-10-29
Reaction mechanism and kinetics of preparation of aluminium-silicon alloys by carbothermal reduction method
YANG Dong，FENG Nai-xiang, WANG Yao-wu，PENG Jian-ping, WANG Zi-qian，DI Yue-zhong (School of Materials and Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110004, China) Abstract: The composition of products obtained under different temperatures in vacuum graphite furnace was studied by XRD, and the reaction process of carbothermal reduction of Al2O3 and SiO2 was analysed by TG-DTA as well. Based on these, the reaction mechanism of carbothermal reduction method was discussed. The kinetics of preparation of Al-Si alloys by carbothermal reduction of Al2O3 and SiO2 was studied by means of differential temperature analysis (DTA) at different temperature rising rates of 10, 15, 20 and 25 K/min. The results show that the carbothermal reduction process can be divided into 4 stages, and the key stage is the formation and decomposition of carbides period. Among the 4 mechanisms of carbothermal reduction of Al2O3 and SiO2, the formation and decomposition of carbides theory may be the best one to interpret the reaction process. The apparent activation energy of each endothermic peak is obtained by Flynn-Wall-Ozawa and Kissinger methods as follows: 848.9, 945.4, 569.7, 325.7, 431.9 and 723.1 kJ/mol, and the kinetic equations are also determined. Meanwhile, the feasibility of the results of kinetics analysis is verified using the products obtained in vacuum graphite furnace and arc furnace by XRF and infrared absorption carbon-sulfur analysis unit. Key words: carbothermal reduction； differential thermal analysis； aluminium-silicon alloy； reaction mechanism； kinetics equation
(东北大学 材料与冶金学院, 沈阳 110004) 摘 要：利用 XRD、TG/DTA 技术分别分析真空碳管炉内不同反应温度下的物相组成和碳热共还原 Al2O3、SiO2
的反应过程，并在此基础上探讨碳热还原法制取铝硅合金的反应机理。分别采用 10、15、20 和 25 K/min 升温速 率的差热分析，研究动态氩气气氛中碳热法制取铝硅合金的反应动力学。结果表明：碳热还原反应过程可分为 4 个阶段，其中，以碳化物的生成与分解阶段为主。碳热还原反应的 4 种还原机理中，碳化物的生成与分解理论能 较好地解释反应过程中出现的反应现象。各个吸热峰的表观活化能分别为 848.9、945.4、569.7、325.7、431.9 和 723.1 kJ/mol，给出了各个吸热峰的动力学方程。同时，利用 XRF 和红外定硫定碳仪对碳管炉和电炉所得产物组 成的定量分析，验证了动力学分析结果的可行性。 关键词：碳热还原；差热分析；铝硅合金；反应机理；动力学方程 中图分类号：TF655.3.2 文献标志码：A
2.1.1 真空碳管炉中产物的 XRD 分析
但是，到目前为止，关于碳热共同还原 Al2O3、
1 实验
将工业纯 Al2O3、SiO2 和优质神府烟煤按质量比
第 21 卷第 1 期
杨 栋，等：碳热还原法制取铝硅合金的反应机理及其动力学
229
TG-DTA 曲线测试结果推测而得的，但是由于高温固 相反应本身就是极为复杂的复相反应，因此并不排除 其他化学反应参与的可能性。
2 结果与讨论
2.1 碳热还原制取铝硅合金的反应机理 通过对烧结产物的 XRD 分析可以了解不同反应 阶段体系内所发生的化学反应。图 1 所示为反应温度 为 1 600、1 700、1 800、1 900 和 2 000 ℃，保温时间 为 1 h 时反应产物的 XRD 谱。由图 1 可见，反应温度 对产物的物相组成影响很大。 1 600 ℃时， 产物的物相 组成主要是 Al2O3、SiO2 和 C，同时 SiO2 相已开始转 化为 SiC 相， 证明体系中有反应(2)发生； 当升温至 1 700 ℃时， 产物中已有少量 Al4C3 相出现, 根据化学方程式 (3)，反应在 1 991 ℃才开始发生，远远高于本实验的 1 700 ℃。 这主要是因为热力学计算假设 CO 气体的压 力为 0.1 MPa，而实际在以氩气作为保护气体的真空 碳管炉内还原反应产生的 CO 气体分压远小于 0.1 MPa。继续升温至 1 800 ℃时，产物的物相组成主要 是 Al4C3 和 SiC 相，此后进一步升高温度至 1 900 ℃， 并在 2 000 ℃时有 Al-Si SiC 和 Al4C3 的峰高逐渐减小， 相和 Al 相出现，这可能是基于如下反应的发生： 2SiC+SiO2(l)=3Si(l)+2CO↑ Al4C3+Al2O3=6Al+3CO↑ 3SiO2+2Al4C3=8Al+3Si+6CO↑ Al4C3+3Si=4Al+3SiC (8) (5) (9) (10)
第 21 卷第 1 期 Vol.21 No.1
中国有色金属学报 The Chinese Journal of Nonferrous Metals
2011 年 1 月 Jan. 2011
文章编号：1004-0609(2011)01-0227-09
碳热还原法制取铝硅合金的反应机理及其动力学
杨 栋, 冯乃祥, 王耀武, 彭建平, 王紫千, 狄跃忠
前苏联学者拉勃勃尔特等[2]认为当 Al2O3 和 SiO2
通信作者：冯乃祥, 教授, 博士; 电话: 024-83686463; E-mail: fengnaixiang@
228
中国有色金属学报
2Байду номын сангаас11 年 1 月
一起被还原时，还原反应过程是分段、分带进行的： 低温带生成 SiC、Si、SiO，高温带 Si、SiC、SiO 与 Al2O3 反应生成 Al2O，最后 Al2O、SiO、C、Si 和碳化 物 SiC、Al4C3 等相互作用生成铝硅合金，即两段还原 学说；这一观点认为，Al2O3、SiO2 先被还原为低价氧 化物(SiO、Al2O)，低价氧化物进一步被还原为单质金 属。 狄鸿利[3]认为还原反应过程中存在碳化物相 SiC、 反应首先生成 SiC、 Al4C3 Al4C3 等的生成与分解反应， 等碳化物，然后在高温下这些碳化物与低温下未反应 的 Al2O3 反应分解碳化物而生成铝硅合金，即碳化物 的生成与分解理论: SiO2+3C=SiC+2CO↑ 2Al2O3+9C=Al4C3+6CO↑ 3SiC+Al2O3=2Al+3Si+3CO↑ Al4C3+Al2O3=6Al+3CO↑ (2) (3) (4) (5)