1、煤在金屬硅的運用與發(fā)展它們的2個自旋子能帶結(jié)構(gòu)幾乎是相同的，很少受v-mn/fe或v-v交換作 用的影響，因而，它們對材料的磁性和半金屬性質(zhì)基本沒冇貢獻(xiàn)，我們忽 略了這些能帶，只給出-6ev到3ev能區(qū)之間的能帶結(jié)構(gòu)。分布在-4ev到 -6ev z間的態(tài)密度主要來自bi原子外層的p態(tài)電子，這些p態(tài)電子與這 一能帶區(qū)間的少量過渡族元索的3d電子發(fā)生雜化作用而產(chǎn)生劈裂，因而 我們在表1中看到bi原子具有一定的磁性。分布在-3ev到3ev能區(qū)之間 的能帶主要由v和mn/fe的3d態(tài)電子構(gòu)成，v-v和v-mn/fe之間d電子的 雜化作用非常強烈，使得這些能帶看上去比較彌散，表明d電子的局域性 在合金中

2、有所降低。化學(xué)級金屬硅的冶煉過程中，需要的原料主要是硅石, 對于硅石的組成成分的基本要求是si()2含量大致為99%, fe2()3含量大約 為0. 15%, a1203含量大約為0. 2%, cao含量大約為0. 1%,雜質(zhì)的總和小 于0. 6%。還原劑主要采用的是含碳的木炭、木塊、石油焦及低灰分的煤炭。 利用其中的碳進(jìn)行還原反應(yīng)。以100kg的s102為基準(zhǔn)，其反應(yīng)物質(zhì)平衡 結(jié)果如圖2所示。顯然，上圖所示的5個基本反應(yīng)式并不可能完全涵蓋化 學(xué)級金屬硅的冶煉全部過程，上述的所有反應(yīng)過程是建立在如下的理念基 礎(chǔ)之上的：(1)初始反應(yīng)物僅限于si02和c； (2)過渡項完全限定為sic 及sio

3、； (3)反應(yīng)產(chǎn)物完全限定為si及c0； (4)雖然忽略了一部分的衍 生反應(yīng)，但是就終點反應(yīng)的產(chǎn)物來看，省略的反應(yīng)知識過程反應(yīng)，其反應(yīng) 的基本結(jié)果也都包含在了上圖所示的5個反應(yīng)式z中。煤炭的揮發(fā)分高，孔隙度相對較大，而口還原性適中，價格與木炭相比要 便宜接近一倍，煤隨爐料下沉緩慢，有利于爐口位置的還原劑中的水分和 揮發(fā)分的充分排出，能夠有利于提高爐料的透氣性，使得爐料面燒結(jié)性較 好，從而確保爐中的穩(wěn)定反應(yīng)。但是，煤含焦油較高，容易燒結(jié)，從而也 可能降低反應(yīng)效率。根據(jù)張并立(2001)的研究結(jié)果，在工業(yè)硅的冶煉之 中，煤炭作為還原劑是可行的，但是選用煤炭的時候，要注意煤炭的物理 性質(zhì)，需要是無裂

4、紋、無光澤、呈暗黑色，質(zhì)地比較堅硬，棱角分明，煤 炭無粘結(jié)，熱介過程無膠質(zhì)體產(chǎn)生。其利用煤炭代替木炭作為述原劑用于 撫順鋁廠5000kva單相硅爐，經(jīng)過技術(shù)改造能夠成功冶煉工業(yè)硅。而在冶 煉化學(xué)級金屬硅方面，鄒學(xué)柏，彭達(dá)，梁躍云(2007)近年來開展了以煤 代炭冶煉化學(xué)級金屬硅的試驗，在于木炭條件完全相等的情況下，實現(xiàn)了 煤炭完全取代木炭冶煉化學(xué)劑金屬硅，而且在冶煉的過程中，爐況非常正 常，產(chǎn)量也穩(wěn)定，這說明，以煤代炭冶煉化學(xué)級金屬硅法是完全可行的， 它為減少國家森林資源消耗、為企業(yè)節(jié)能降耗提高利潤提供了技術(shù)保障。將煤代替木炭應(yīng)用于化學(xué)劑金屬硅，需要加強工藝控制，以確保煤炭與木 炭之間的差異不

5、會對化學(xué)級金屬硅的冶煉產(chǎn)生太多的負(fù)面影響。首先，要 控制好煤炭的選擇。在上個世紀(jì)90年代后期，我國開始用精洗煤取代木 炭作為還原劑生產(chǎn)工業(yè)硅并且取得了成功，到了本世紀(jì)逐漸推廣開來之 后，我國開展完全用煤炭取代木炭作為還原劑生產(chǎn)金屬硅的嘗試。然而， 現(xiàn)在我國的還原劑煙煤的灰分含量基本上都在3%以上，而在國外，煙煤的 灰分含量則基木上可以控制在1%左右。為了控制灰分含量，而可以選擇化 學(xué)方法對煙煤進(jìn)行精選，從而得到氯化鐵含量低于0.1%的精煤，精煤比電 阻很高，化學(xué)活性很好，反應(yīng)能力也較強。其次，保證電極的穩(wěn)定性。在 煤炭代替木炭冶煉化學(xué)級金屬硅的反應(yīng)過程中，電極底部一直在消耗，電 極底端的位置也

6、會逐步上升，離爐底也會越來越遠(yuǎn)，電流如果供應(yīng)不足， 就會使得還原反應(yīng)進(jìn)行出現(xiàn)問題，無法保證金屬硅的純度。因此，為了保 證電極的穩(wěn)定，確保在煤炭代替木炭冶煉化學(xué)級金屬硅的反應(yīng)過程能夠持 續(xù)進(jìn)行，耍將電極穩(wěn)定地較深地插入到爐料之中，從而使得反應(yīng)能夠穩(wěn)定 進(jìn)行，出現(xiàn)結(jié)塊的時候要及時的搗碎，改善爐料通氣性，確保反應(yīng)的穩(wěn)定 性。再次，合理選用爐料疏松劑。由于煤炭冶煉容易燒結(jié)，爐料透氣性不 如使用木炭，因此要合理的選擇使用爐料疏松劑，包括木屑、玉米芯、甘 蔗渣等。疏松劑用的多了會造成爐料體積增大，容易刺火、塌料，如果用 少了就難以改善通氣效果，造成冶煉效果不佳。因此，用量需要合理選擇。 隨著我國將煤炭用于

7、替代木炭冶煉化學(xué)級金屬硅的嘗試的不斷進(jìn)行，對于 何種物理參數(shù)的煤炭能夠產(chǎn)生更好的冶煉效果，也總結(jié)出了非常多的經(jīng) 驗。比如，対于煤的具體物理參數(shù)，有學(xué)者認(rèn)為冶煉化學(xué)級金屬硅對于精 煤的要求，有如下幾項:(1)揮發(fā)分25%40%； (2)固定碳55%； (3) 灰分5%,其中三氧化二鐵0.3%,三氧化二鋁0. 7%, 一氧化鈣v0. 4%；(4)粘結(jié)指數(shù)大于85。同時，對于在實際的冶煉過程中的工藝控制，也 有了一定的進(jìn)步，具體包括了對硅爐的參數(shù)選擇，包括了電極直徑、極心 圓直徑、爐膛直徑及爐膛深度等等，除此之外，對于不同的用煤數(shù)量對應(yīng) 應(yīng)該選擇的操作電阻也冇了具體的參數(shù)。我國當(dāng)前關(guān)于煤炭應(yīng)用于化學(xué)級金屬硅的冶煉工藝的研究已經(jīng)有了長足 的進(jìn)步，并且已經(jīng)能夠在實際生產(chǎn)中依靠煤炭取代木炭生產(chǎn)化學(xué)級金屬 硅，如果技術(shù)過關(guān)、操作得當(dāng)，產(chǎn)品質(zhì)量不僅不受太大影響，而且爐況也 相當(dāng)容易控制。但是，我們也應(yīng)