Křemíkové-slitiny barya se vyrábějí reakcí redukovaných sloučenin barya (jako je BaO nebo BaCO₃) s křemíkem (nebo ferosiliciem), a to buďelektrosilikátová tepelná metodanebohliníková-tepelná metoda.
1. tepelný způsob výroby křemíku (tavení v elektrické obloukové peci)
Použitelnost: Vhodné pro velkosériovou průmyslovou výrobu, nízká cena, ale vyšší spotřeba energie.
Suroviny:
Zdroj barya: oxid barnatý (BaO) nebo uhličitan barnatý (BaCO₃).
Redukční činidlo: ferosilicium (FeSi75), křemíkový prášek (Si)
Tavicí činidlo: vápno (CaO, reguluje tekutost strusky)
Proces:
Míchání přísad:
Smíchejte BaO (nebo BaCO₃), ferosilicium a vápno podle stechiometrického poměru (BaO : Si ≈ 1 : 1).
Redukce v obloukové peci:
Vtřífázová elektrická oblouková pec, zahřátý na1400-1600 stupňůBaO je redukován Si:
BaO+Si→BaSi+SiO2
Železo (Fe) ve ferosiliciu se neúčastní reakce a přechází do slitiny (Fe-Ba-Si).
Separace struskového zlata:
Křemíková-slitina barya (hustší) klesá ke dnu pece, kalciumsilikátová struska (CaSiO₃) plave nahoru.
Lití a drcení:
Tekutá slitina se nalévá do ingotů a po vychladnutí se drtí na kusové nebo granulované produkty.
Charakteristika:
Produkt obsahuje asi 30 %~50 % Ba, zbytek - Si a malé množství Fe.
Je nutné kontrolovat alkalitu strusky (CaO/SiO₂), aby se zlepšila výtěžnost barya.
2. tepelná metoda výroby hliníku (samomnožící se vysokoteplotní syntéza, SHS)
Aplikace: Vhodné pro malosériovou výrobu vysoce čistého SiBa, reakce je intenzivní a vyžaduje přísnou kontrolu.
Suroviny:
Zdroj barya: BaO nebo BaCO₃.
Redukční činidlo: hliníkový prášek (Al).
Zdroj tepla: chlorečnan draselný (KClO₃, pomocný exotermický)
Proces:
Míchání přísad:
Smíchejte BaO, Al prášek a malé množství KClO₃ podle stechiometrického poměru (BaO : Al ≈ 3 : 2).
Kalcinační reakce:
Zapáleníhořčíkový kelímekpro zahájení aluminotermické reakce (nad 2000 stupňů):
3BaO + 2Al → 3Ba + Al2O3 + velké množství tepla.
Výsledné baryum (Ba) se spojí s křemíkem (Si) za vzniku slitiny BaSi.
Sedimentační separace:
Tekutá křemíková-slitina barya klesá ke dnu a struska Al₂O₃ vyplave nahoru.
Rafinace a odlévání:
Inertní plyn (např. Ar) prochází slitinou, aby se v případě potřeby odstranily nečistoty, a ingoty se odlévají.
Charakteristika:
Produkt může obsahovat až 60 % nebo více Ba s vysokým stupněm čistoty.
Reakce je prudká, jsou nutná opatření v nevýbušném provedení a je vhodná pro laboratorní výzkum nebo přípravu speciálních slitin.