Silisium-bariumlegeringer produseres ved å reagere reduserte bariumforbindelser (som BaO eller BaCO₃) med silisium (eller ferrosilisium), ved å bruke ententermisk elektrosilikatmetode, elleraluminium-termisk metode.
1. termisk metode for å produsere silisium (smelting i en lysbueovn)
Anvendbarhet: Egnet for storskala industriell produksjon, lav pris, men høyere energiforbruk.
Råvarer:
Bariumkilde: bariumoksid (BaO) eller bariumkarbonat (BaCO₃).
Reduksjonsmiddel: ferrosilisium (FeSi75), silisiumpulver (Si)
Smeltemiddel: kalk (CaO, regulerer slaggflyten)
Behandle:
Blanding av ingredienser:
Bland BaO (eller BaCO₃), ferrosilisium og kalk i henhold til det støkiometriske forholdet (BaO : Si ≈ 1 : 1).
Reduksjon i en lysbueovn:
Itrefase elektrisk lysbueovn, oppvarmet til1400~1600 grader, BaO reduseres med Si:
BaO+Si→BaSi+SiO2
Jern (Fe) i ferrosilisium deltar ikke i reaksjonen og går inn i legeringen (Fe-Ba-Si).
Slaggull separasjon:
Silisium-bariumlegering (mer tett) synker til bunnen av ovnen, kalsiumsilikatslagg (CaSiO₃) flyter opp.
Støping og knusing:
Den flytende legeringen helles i ingots og, etter avkjøling, knuses til klumper eller granulære produkter.
Kjennetegn:
Produktet inneholder ca. 30%~50% Ba, resten - Si og en liten mengde Fe.
Slaggalkalitet (CaO/SiO₂) må kontrolleres for å forbedre bariumutvinningen.
2. termisk metode for å produsere aluminium (selvforplantende høytemperatursyntese, SHS)
Søknad: Egnet for små batch produksjon av høy renhet SiBa, reaksjonen er kraftig og krever streng kontroll.
Råvarer:
Bariumkilde: BaO eller BaCO3.
Reduksjonsmiddel: aluminiumspulver (Al).
Varmegenerator: kaliumklorat (KClO₃, eksoterm ekstra)
Behandle:
Blanding av ingredienser:
Bland BaO, Al-pulver og en liten mengde KClO3 i henhold til det støkiometriske forholdet (BaO : Al ≈ 3 : 2).
Kalsineringsreaksjon:
Brenner innmagnesiumdigelfor å starte en aluminotermisk reaksjon (over 2000 grader):
3BaO + 2Al → 3Ba + Al2O3 + en stor mengde varme.
Det resulterende barium (Ba) kombineres med silisium (Si) for å danne BaSi-legeringen.
Sedimentasjonsseparasjon:
Den flytende silisium-bariumlegeringen synker til bunnen, og slaggen Al₂O₃ flyter opp.
Raffinering og støping:
En inert gass (f.eks. Ar) føres gjennom legeringen for å fjerne urenheter, om nødvendig, og blokkene støpes.
Kjennetegn:
Produktet kan inneholde opptil 60 % eller mer Ba, med høy renhetsgrad.
Reaksjonen er voldsom, eksplosjonssikre tiltak er påkrevd, og egner seg for laboratorieforskning eller fremstilling av spesielle legeringer.