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金屬硅被稱為半金屬或準(zhǔn)金屬,具有金屬的幾種特性。純凈的硅是灰色的金屬光澤的非金屬元素。合金元素硅是一種非常重要的金屬元素,在許多合金材料生產(chǎn)的時候都需要加合金元素硅,合金元素硅的使用可以改變合金材料中的性能,讓許多合金材料性能更加優(yōu)越和穩(wěn)定。金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品,主成分硅元素的含量在98%左右(含Si量99.99%的也包含在金屬硅內(nèi)),其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。目前,中國生產(chǎn)金屬硅的碳熱法的生產(chǎn)工藝路線:普遍采用的是以硅石為原料,石油焦、木炭、木片、低灰煤等為還原劑,在礦熱電爐中高溫熔煉,從硅石中還原出金屬硅,其為無渣埋弧高溫熔煉過程。
金屬硅成分主要是硅,因此和硅具有相類似的性質(zhì)。硅有無定形硅和晶形硅兩種同素異形體。無定形硅是灰黑色粉末,實際上也是一種微晶體。
晶形硅具有金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體性質(zhì) , 熔點 1410℃ , 沸點 2355℃ ,密度2.32~2.34克/厘米3,莫氏硬度 7,性脆 。無定形硅化學(xué)性質(zhì)活潑,在氧氣中能劇烈燃燒。生產(chǎn)硅橡膠、硅樹脂、硅油等有機(jī)硅硅橡膠彈性好,耐高溫,用于制作用品、耐高溫墊圈等。它在高溫下與鹵素、氮、碳等非金屬發(fā)生反應(yīng),也能與鎂、鈣、鐵等金屬作用,生成硅化物。
晶形硅比較不活潑,即使在高溫下也不與氧氣化合,它也不溶于任何一種無機(jī)酸和有機(jī)酸。
錳的高價氧化物不穩(wěn)定,受熱后容易分解和被CO還原成低價的氧化物MnO,在1373K-1473K的溫度區(qū)間,錳的高價氧化物已經(jīng)分解或還原成MnO。
MnO較穩(wěn)定,只能用碳直接還原,由于爐料中SiO2較高,MnO在沒開始還原時就與它反應(yīng)成硅酸鹽,富錳渣中的硅錳也是硅酸鹽的形式存在,因此從MnO中還原錳的反應(yīng),實際上是液態(tài)爐渣的硅酸鹽中進(jìn)行還原的。
爐料中的氧化鐵比氧化錳容易還原,還原出來的鐵與錳組成共熔體,大大改善了MnO的還原條件。