מדוע ניתן להשתמש בכמות קטנה של סיליקון קרביד בהתכת פרוסיליקון?

ה"סיליקון קרביד" - המוזכר כאן אינו חומר גלם ספציפי, אלא תוצר פסולת מבידוד של תנור גרפיטציה במהלך ייצור אלקטרודות גרפיט. הוא מכיל כמויות גדולות של סיליקון קרביד, ולכן פסולת זו נקראת בדרך כלל "סיליקון קרביד". הרכבו הוא כדלקמן:

SiC25~40%; SiO220%; C25%; השאר - Al2O3, CaO וכו'.

בהתכת פרוסיליקון, הפחתת סיליקון דו חמצני - היא תגובה שסופגת הרבה אנרגיה תרמית. לכן, כדי שהתגובה הזו תתנהל בצורה אינטנסיבית, יש צורך לשמור על טמפרטורה גבוהה מאוד (בערך 1800~1900 מעלות), ולכן הרבה חשמל נצרך. כאשר מוסיפים מעט סיליקון קרביד למטען, הוא מגיב עם שאריות הפלדה במטען בכבשן באופן הבא:

SiC＋Fe= FeSi＋C

תגובה זו היא אנדותרמית. החום וטמפרטורת התגובה שהוא סופג נמוכים מהחום והטמפרטורה הנדרשים להפחתת הסיליקה. לכן, הוספת חלק של סיליקון קרביד למטען יכולה להפחית את צריכת האנרגיה.

בעת התכה של 45 פרוסיליקון, המטען מכיל יותר שאריות פלדה, ותגובת ההרס של סיליקון קרביד מתבצעת בעיקר לפי הנוסחה SiC＋Fe= FeSi＋C. לכן, שיעור הניצול של סיליקון קרביד גבוה יותר בשלב זה.

בהתכה של 75 פרוסיליקון, יש פחות גרוטאות פלדה ויותר סיליקה במטען, ותגובת ההרס של סיליקון קרביד תתנהל בעיקר לפי הנוסחה הבאה:

2SiO2＋SiC= 3SiO＋CO↑

SiO＋SiC=2Si＋CO↑

שתי התגובות מתרחשות בטמפרטורות גבוהות - בערך 1800 מעלות, ולכן מעורב בהן SiO גזי. עם זאת, מכיוון שגז SiO נדיף יותר, התגובה שהורסת סיליקון קרביד אינה קלה לביצוע בבטחה. ניתן לציין כי בעת התכת 75 פרוסיליקון, שיעור הניצול של סיליקון קרביד נמוך.