基于硅渣和铅渣制备硅铁合金的热力学分析及验证

作     者：郭军委 王肇嘉 王林俊 刘磊 GUO Junwei;WANG Zhaojia;WANG Linjun;LIU Lei

作者机构：北京建筑材料科学研究总院有限公司北京摇100041 固废资源化利用与节能建材国家重点实验室北京摇100041 

出 版 物：《中国有色冶金》 (China Nonferrous Metallurgy)

年 卷 期：2024年第53卷第4期

页      面：149-160页

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主　　题：硅渣 铅渣 硅铁制备 热力学分析 固废消纳 资源综合利用 

摘      要：硅渣和铅渣资源化利用存在回收工艺复杂、有价资源利用率低等问题,但目前硅铁合金市场需求量大,且利用铅渣制备硅铁合金的研究尚未见报道。本文在分析硅渣和铅渣的成分和物相基础上,采用吉布斯自由能函数法和HSC Chemistry软件对可能发生的反应进行了热力学分析,并根据分析结果进行了硅铁合金的制备,得到以下主要结论:硅与铁的氧化物反应生成铁,硅与铁反应生成FeSi、FeSi_(2)、Fe_(3)Si、Fe_(5)Si_(3)以及碳化硅与铁生成FeSi的反应,在298~2 400 K内均能自发进行,但随着温度的升高反应限度降低;硅铁生成的容易程度为Fe_(3)SiFe_(5)Si_(3)FeSiFeSi_(2);当反应温度低于1 900 K时,C与SiO_(2)的反应以及SiC与SiO_(2)的反应均不能正向进行;通过混料-熔融-水淬-球磨-筛分工艺可制备得到含Fe_(3)Si、Fe_(5)Si_(3)等物相的硅铁,证明硅渣和铅渣协同制备硅铁完全可行,这为两种废渣的资源化利用提供了新思路。