La lega di silicio-barium (SI-BA) è comunemente usata come desossidante e desolfurizzatore in acciaio e come inoculante nella fusione. La preparazione della lega SI-BA comporta generalmente una riduzione carbotermica o una riduzione alluminotermica in un forno ad arco elettrico o forno ad arco sommerso. I metodi principali sono i seguenti:
1. Metodo di riduzione del carbotermico
Questo è il metodo più utilizzato per produrre lega di silicio-barium. Il processo prevede la riduzione dei minerali contenenti bario (come la barite, Baso₄) e la silice (SIO₂) con carbonio a temperature elevate.
Equazione di reazione:
BasO 4+4 c → Bas +4 CO ↑ BasO _4 + 4 c \ Rightarrow Bas + 4 CO \ uparrowBaso4 +4 c → Bas +4 co ↑ Bas+Sio {{8} → C {Basi {9} + SiO _2 + 2 c \ destrorrow basi + 2 co \ uparrowbas + siO2 +2 c → basi +2 CO ↑
Passaggi del processo:
Preparazione delle materie prime:Mescola la barite (BasO₄), il quarzo (siO₂) e la coca coke (C) in proporzioni specifiche.
Fusione:La miscela viene immessa in un forno ad arco elettrico a1400–1600 gradi, dove si verificano reazioni di riduzione.
Separazione in lega:La lega SI-BA fusa è separata da scorie e impurità.
Casting e raffreddamento:La lega viene lanciata in lingotti e raffreddata prima di schiacciare le dimensioni delle particelle richieste.
2. Metodo di riduzione dell'alluminotermico
Questo metodo utilizza l'alluminio (AL) come agente riducente anziché il carbonio. Viene in genere utilizzato per la produzione di SI-BA di alta purezza.
Equazione di reazione:
3bao +2 al → 3ba+al2o33bao + 2 al \ destrowarrow 3ba+al _2 o _33 bao +2 al → 3Ba+al2 o3 ba+si → basiba+si \ siraw basharwa+saiba+basiba
Passaggi del processo:
Miscelazione:La barite (BAO), il biossido di silicio (SIO₂) e la polvere di alluminio sono miscelati in rapporti precisi.
Accensione:La miscela viene accesa ad alte temperature (~ 2000 gradi) per innescare una reazione altamente esotermica.
Separazione:La lega di ba-Si fusa separa da scorie di ossido di alluminio (al₂o₃).
Raffreddamento ed elaborazione:La lega solidificata viene schiacciata in granuli o polveri secondo necessità.
3. Metodo di riduzione elettrolitica (meno comune)
Coinvolge l'elettrolisi dei sali di bario e della silice negli elettroliti fusi.
È possibile ottenere leghe SI-BA di alta purezza, ma questo metodo è costoso e meno comunemente usato nelle applicazioni industriali.
