Aliajele de siliciu-bariu sunt produse prin reacția compușilor de bariu redus (cum ar fi BaO sau BaCO₃) cu siliciu (sau ferosiliciu), folosind fiemetoda termică cu electrosilicat, saumetoda termică a aluminiului{0}.
1. metoda termica de producere a siliciului (topire intr-un cuptor cu arc electric)
Aplicabilitate: Potrivit pentru producția industrială la scară largă, cost redus, dar consum mai mare de energie.
Materii prime:
Sursă de bariu: oxid de bariu (BaO) sau carbonat de bariu (BaCO₃).
Agent reducător: ferosiliciu (FeSi75), pulbere de siliciu (Si)
Agent de topire: var (CaO, regleaza fluiditatea zgurii)
Proces:
Amestecarea ingredientelor:
Se amestecă BaO (sau BaCO₃), ferosiliciu și var în funcție de raportul stoechiometric (BaO : Si ≈ 1 : 1).
Reducere într-un cuptor cu arc:
ÎNcuptor cu arc electric trifazat, încălzit la1400~1600 grade, BaO este redus cu Si:
BaO+Si→BaSi+SiO2
Fierul (Fe) din ferosiliciu nu participă la reacție și intră în aliaj (Fe-Ba-Si).
Separarea aurului de zgură:
Aliajul de siliciu-bariu (mai dens) se scufundă în partea de jos a cuptorului, zgura de silicat de calciu (CaSiO₃) plutește în sus.
Turnare și zdrobire:
Aliajul lichid este turnat în lingouri și, după răcire, zdrobit în bucăți sau produse granulare.
Caracteristici:
Produsul conține aproximativ 30%~50% Ba, restul - Si și o cantitate mică de Fe.
Alcalinitatea zgurii (CaO/SiO₂) trebuie controlată pentru a îmbunătăți recuperarea bariului.
2. metoda termică de producere a aluminiului (sinteză cu autopropagare la temperatură înaltă, SHS)
Aplicație: Potrivit pentru producția în loturi mici de SiBa de înaltă puritate, reacția este viguroasă și necesită un control strict.
Materii prime:
Sursă de bariu: BaO sau BaCO₃.
Agent reducător: pulbere de aluminiu (Al).
Generator de căldură: clorat de potasiu (KClO₃, exotermic auxiliar)
Proces:
Amestecarea ingredientelor:
Se amestecă BaO, pulbere de Al și o cantitate mică de KClO₃ conform raportului stoichiometric (BaO : Al ≈ 3 : 2).
Reacția de calcinare:
Arde înăuntrucreuzet de magneziupentru a începe o reacție aluminotermă (peste 2000 de grade):
3BaO + 2Al → 3Ba + Al2O3 + o cantitate mare de căldură.
Bariul rezultat (Ba) se combină cu siliciul (Si) pentru a forma aliajul BaSi.
Separarea prin sedimentare:
Aliajul de siliciu lichid-bariu se scufundă în partea de jos, iar zgura Al₂O₃ plutește în sus.
Rafinare si turnare:
Un gaz inert (de exemplu Ar) este trecut prin aliaj pentru a îndepărta impuritățile, dacă este necesar, iar lingourile sunt turnate.
Caracteristici:
Produsul poate conține până la 60% sau mai mult Ba, cu un grad ridicat de puritate.
Reacția este violentă, sunt necesare măsuri de protecție împotriva exploziilor și este potrivită pentru cercetări de laborator sau pentru prepararea aliajelor speciale.