Ferrosilikon eritilirken az miktarda silisyum karbür (SiC) eklenmesi elektrik enerjisinden bir miktar tasarruf sağlayabilir. Burada bahsedilen "silikon karbür" belirli bir hammadde değil, grafit elektrotların imalatı sırasında grafitizasyon fırınının ısı yalıtım atığıdır. Çok miktarda silisyum karbür içerir, bu nedenle bu atığa "silisyum karbür" adı verilmesi gelenekseldir.
İçeriği aşağıdaki gibidir:
SiC25~40%; SiO220%; C25%; geri kalanı Al2O3 ve CaO vb.'dir. Eritme sırasında neden az miktarda "silikon karbür" eklenmesi güç tüketimini azaltabilir?
Ferrosilikon eritilirken silikon dioksitin indirgenmesi, büyük miktarda ısı enerjisi emen bir reaksiyondur. Bu nedenle reaksiyonun çok yüksek sıcaklıkta (yaklaşık 1800 ila 1900 derece) yoğun bir şekilde gerçekleştirilmesi ve dolayısıyla büyük miktarda elektrik enerjisi tüketilmesi gerekir. Silisyum karbürün bir kısmı şarja eklendiğinde, şarjdaki çelik artıklarıyla fırında aşağıdaki şekilde reaksiyona girer:
SiC＋Fe= FeSi＋C
Bu reaksiyon endotermik bir reaksiyondur ve emilen ısı ve reaksiyon sıcaklığı, silikon dioksitin indirgenmesi için gerekenden daha düşüktür. Bu nedenle fırın şarjına silisyum karbürün bir kısmının eklenmesi güç tüketimini azaltabilir.
45 ferrosilikon eritme işleminde, şarjdaki büyük miktarda çelik hurdası nedeniyle, silisyum karbürün yok etme reaksiyonu esas olarak SiC+Fe= FeSi+C'ye göre gerçekleştirilir. Bu nedenle silisyum karbürün kullanım oranı şu anda daha yüksektir.
75 ferrosilikon eritilirken, şarjda daha az çelik hurdası ve daha fazla silika bulunur. Silisyum karbürün imha reaksiyonu esas olarak aşağıdaki şekilde ilerleyecektir:
2SiO2＋SiC= 3SiO＋CO↑
SiO＋SiC=2Si＋CO↑
Her iki reaksiyon da yaklaşık 1800 derecenin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilir ve reaksiyona gaz halindeki SiO katılır. Gaz halindeki SiO daha uçucu olduğundan silisyum karbürü yok eden reaksiyon güvenli bir şekilde gerçekleştirilemez. 75 ferrosilikon eritilirken silisyum karbür kullanım oranının düşük olduğu görülmektedir.
Uygulama, büyük kapasiteli bir tozaltı ark ocağında 45 ferrosilikon eritirken, silisyum karbürün bir kısmının eklenmesinin daha önemli bir etkiye sahip olduğunu kanıtlamıştır. 75 ferrosilikon eritilirken bir miktar silisyum karbür eklenir, ancak etkisi önemli değildir.
Silisyum karbür yüksek erime noktasına ve güçlü elektrik iletkenliğine sahiptir. Eritme sırasında güçlendirilmiş silikon eklendikten sonra elektrotun stabilize edilmesi kolay değildir ve fırın koşullarının kontrol edilmesi zordur. Ayrıca malzeme yüzeyinin hava geçirgenliğini etkileyen ve bazen ciddi tutuşmaya neden olan çok miktarda silisyum karbür tozu vardır. Bu nedenle eritme sırasında çok fazla silisyum karbür eklemek kolay değildir ve kullanılan silisyum karbür, tozu azaltacak şekilde dikkatlice seçilmelidir.
Deneyimler, 45 ferrosilikon eritilirken, her malzeme partisine 50 ila 70 kilogram silisyum karbürün eklenebileceğini kanıtlamıştır (silika, 300 kilogram olarak hesaplanır); 75 ferrosilikon eritilirken her malzeme partisine 20 ila 30 kilogram eklemek daha uygundur.
