為什么用硅石、焦炭和鋼屑在礦熱爐中經(jīng)過高溫加熱后，能冶煉出硅鐵？要想知道這個(gè)道理首先就要了解冶煉硅鐵所用的各種原料，在各種高溫條件下的變化規(guī)律。

冶煉硅鐵主要原料是硅石，硅石中含二氧化硅約98﹪.二氧化硅很穩(wěn)定，硅和氧之間的親和力很強(qiáng)，不易分離。生產(chǎn)上為了把氧從二氧化硅分離除去，采用在礦熱爐內(nèi)高溫條件下，以焦炭中的碳奪取二氧化碳中的氧，而且溫度越高，碳奪取氧的能力隨之增強(qiáng)。這是因?yàn)樵诟邷貤l件下，碳對氧的結(jié)合能力比硅對氧的結(jié)合力大?？梢姼邷貢r(shí)有了碳，二氧化硅就不穩(wěn)定了，這時(shí)二氧化硅中的氧和碳進(jìn)行反應(yīng)，生成氣態(tài)的一氧化碳，通過料層從爐口逸出。二氧化硅中的氧被碳奪走后，剩下的硅與鐵形成硅鐵。其中有一定數(shù)量的硅與鐵生成化合物，例如FeSi5,Fe2Si5,FeSia

二氧化硅與碳作用其反應(yīng)如下：

SiO2+2C=Si+2CO↑

上式是吸熱反應(yīng)，從反應(yīng)式中可知，為了加速反應(yīng)的進(jìn)行，應(yīng)把電極往爐料中插的深些，以提高爐溫，擴(kuò)大坩堝區(qū)，同時(shí)應(yīng)增加料面的透氣性，使一氧化碳?xì)怏w盡快逸出。如果取扎透氣眼，搗爐等措施，均有利于二氧化碳與硅的反應(yīng)加速進(jìn)行，使硅鐵較快地生成。

由于冶煉硅鐵中的礦熱爐中有鋼屑、有鐵，使二氧化硅的還原反應(yīng)較容易進(jìn)行，這是因?yàn)楸贿€原出來的硅與鐵形成硅鐵，于是改善了還原過程的條件，所以鐵越多二氧化硅的還原反應(yīng)越容易進(jìn)行，生產(chǎn)也證明這點(diǎn)，冶煉含硅越低的硅鐵，則其單位電耗越低。如冶煉每噸45硅鐵的電耗，約為4500～4800度，每公斤硅耗電約為11度。冶煉每噸75硅鐵的電耗約為8200～9000度，每公斤硅耗電約為12度。冶煉每噸硅的電耗約為12000～13000度，每公斤硅耗電約13度。

從化學(xué)反應(yīng)上說一般認(rèn)為，氧化物中的氧被其他物質(zhì)奪去的反應(yīng)，叫還原反應(yīng)。奪取氧的物質(zhì)，叫還原劑，如焦炭等。

依上述硅鐵冶煉原理是還原過程。

反應(yīng)過程中，硅石內(nèi)的二氧化硅絕大部分被碳還原之外，其他雜質(zhì)和焦炭帶入的灰分，如氧化鈣﹙CaO﹚，五氧化二磷﹙P2O5﹚和三氧化二鋁﹙AI2O3﹚等也被碳還原，其中五氧化二磷絕大部分被還原。各反應(yīng)如下：

CaO+C=Ca+CO↑

P2O5+5C=2P+5CO↑

AI2O3+3C=2AI+3CO↑

各反應(yīng)中生成的一氧化碳?xì)怏w，從爐口逸出，其他生成物如鈣、鋁和磷等進(jìn)入硅鐵中，因此，要求原料中的雜質(zhì)盡量少，以保證硅鐵的質(zhì)量。

在冶煉過程中有少部分的二氧化硅，三氧化二鋁和氧化鈣等未被還原，而形成爐渣。爐渣成分約含 SiO230～40﹪;AI2O345～60﹪;CaO10～20﹪。此種爐渣熔點(diǎn)約為1600～1700℃.渣量大時(shí)，消耗電量增加，同時(shí)過粘的爐渣，不易從爐內(nèi)排除，引起爐況惡化。故要采用較好的原料，以減少渣量，降低單位電耗。

正常情況下，渣量控制在不大于硅鐵量的百分之五為宜。以上是硅鐵冶煉基本原理，硅鐵冶煉的基本反應(yīng)如下:

                   SiO2+2C=Si+2CO↑

實(shí)際爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)比這復(fù)雜.實(shí)驗(yàn)證明氧化物的還原,是由高價(jià)氧化物逐步還原成低價(jià)氧化物.二氧化硅的還原,在高溫情況下,首先被還原成一氧化硅（SiO）,而后再被還原成硅（Si）,其順序是SiO2→ SiO →Si

冶煉硅鐵,在1700～1800℃時(shí)，將發(fā)生如下反應(yīng)：

SiO2+C=SiO+CO↑

也就是說二氧化碳硅首先被碳還原成一氧化碳，然后再被還原成硅，其反應(yīng)式如下：

SiO+C=Si+CO↑

    被還原出來的硅，部分的將和二氧化硅作用，又產(chǎn)生一氧化硅，其反應(yīng)式如下：

SiO2+Si=2SiO↑

    從上述的三個(gè)反應(yīng)式中，可以看到一氧化硅對促進(jìn)冶煉反應(yīng)的進(jìn)行是個(gè)重要環(huán)節(jié)。一氧化硅在高溫情況下是以氣體狀態(tài)存在，低溫時(shí)不穩(wěn)定。因此，一氧化硅在爐內(nèi)坩堝中是氣體，少量的一氧化硅從爐口逸出后，被空氣氧化﹙SiO+1∕2O2= SiO2

﹚而成為二氧化硅，冷卻后呈灰白色，部分凝結(jié)在電極，筒瓦等處。在約為1700℃以上高溫時(shí)，大部分的一氧化硅揮發(fā)到焦炭的氣孔中，廣泛地和碳接觸并作用，按第二個(gè)反應(yīng)式，還原成硅，屈肘大部分硅與鐵形成硅鐵，少部分的硅在高溫區(qū)與二氧化硅作用，按最后反應(yīng)式又生成一氧化硅，然后又和碳進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行。由此可知，一氧化硅不但是反應(yīng)的中間產(chǎn)物，同時(shí)，它可促進(jìn)反應(yīng)加速進(jìn)行。

由于一氧化硅在高溫下是氣體，易揮發(fā)而損失掉，尤其當(dāng)塌料或大刺火時(shí)，逸出或噴出白色氣體多是一氧化硅。因此，要求及時(shí)處理塌料或大刺火的現(xiàn)象，否則，將造成一氧化硅的大量損失，減少產(chǎn)量，增高單位耗電。