Hợp kim silicon{0}}bari được tạo ra bằng cách cho các hợp chất bari khử (chẳng hạn như BaO hoặc BaCO₃) phản ứng với silicon (hoặc ferrosilicon), bằng cách sử dụng một trong haiphương pháp nhiệt điện hóa, hoặcphương pháp nhiệt-nhôm.
1. Phương pháp nhiệt sản xuất silicon (nung chảy trong lò hồ quang điện)
Khả năng ứng dụng: Thích hợp cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn, chi phí thấp nhưng tiêu thụ năng lượng cao hơn.
Nguyên liệu thô:
Nguồn bari: bari oxit (BaO) hoặc bari cacbonat (BaCO₃).
Chất khử: ferrosilicon (FeSi75), bột silicon (Si)
Chất nóng chảy: vôi (CaO, điều hòa tính lưu động của xỉ)
Quá trình:
Trộn nguyên liệu:
Trộn BaO (hoặc BaCO₃), ferrosilicon và vôi theo tỷ lệ cân bằng hóa học (BaO : Si ≈ 1 : 1).
Giảm thiểu trong lò hồ quang:
TRONGlò hồ quang điện ba pha, đun nóng đến1400 ~ 1600 độ, BaO bị khử bởi Si:
BaO+Si→BaSi+SiO2
Sắt (Fe) trong ferrosilicon không tham gia phản ứng và đi vào hợp kim (Fe-Ba-Si).
Tách vàng xỉ:
Hợp kim silicon{0}}bari (đặc hơn) chìm xuống đáy lò, xỉ canxi silicat (CaSiO₃) nổi lên.
Đúc và nghiền:
Hợp kim lỏng được đổ thành thỏi và sau khi làm nguội, được nghiền thành cục hoặc sản phẩm dạng hạt.
Đặc trưng:
Sản phẩm chứa khoảng 30%~50% Ba, phần còn lại là - Si và một lượng nhỏ Fe.
Độ kiềm của xỉ (CaO/SiO₂) phải được kiểm soát để cải thiện khả năng thu hồi bari.
2. Phương pháp nhiệt sản xuất nhôm (tổng hợp nhiệt độ cao tự lan truyền, SHS)
Ứng dụng: Thích hợp cho sản xuất hàng loạt nhỏ SiBa có độ tinh khiết cao, phản ứng mạnh mẽ và cần được kiểm soát chặt chẽ.
Nguyên liệu thô:
Nguồn bari: BaO hoặc BaCO₃.
Chất khử: bột nhôm (Al).
Máy tạo nhiệt: kali clorat (KClO₃, tỏa nhiệt phụ)
Quá trình:
Trộn nguyên liệu:
Trộn bột BaO, Al và một lượng nhỏ KClO₃ theo tỷ lệ cân bằng hóa học (BaO : Al ≈ 3 : 2).
Phản ứng nung:
Đốt cháynồi nấu kim loại magiêđể bắt đầu phản ứng nhiệt nhôm (trên 2000 độ):
3BaO + 2Al → 3Ba + Al2O3 + một lượng nhiệt lớn.
Bari (Ba) thu được kết hợp với silicon (Si) để tạo thành hợp kim BaSi.
Tách lắng:
Hợp kim bari silicon{0}}lỏng chìm xuống đáy và xỉ Al₂O₃ nổi lên.
Tinh chế và đúc:
Một khí trơ (ví dụ Ar) được đưa qua hợp kim để loại bỏ tạp chất, nếu cần, và các thỏi được đúc.
Đặc trưng:
Sản phẩm có thể chứa tới 60% Ba trở lên, có độ tinh khiết cao.
Phản ứng diễn ra dữ dội, cần có các biện pháp chống cháy nổ và thích hợp cho nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hoặc điều chế các hợp kim đặc biệt.