Feroaliajele complexe conțin două sau mai multe elemente dezoxidante. Silicoaluminiul conține siliciu și aluminiu. Utilizarea silicoaluminiului și a altor deoxidanți complecși prezintă mai multe avantaje față de utilizarea deoxidanților convenționali.
Silicoaluminiul conține 25-40% Al; 50-60% Si și până la 10% Fe. Materiile prime pentru producția de ferrosilicoaluminiu sunt minereurile de alumină (bauxită etc.), sărace în alumină, cu un conținut crescut de siliciu. Astfel de minereuri nu sunt rentabile pentru producția de aluminiu pur. Cărbunele de lemn este utilizat ca agent de reducere. Topirea se realizează în cuptoare electrice puternice, conform tehnologiei apropiate de tehnologia de producție a ferrosiliciului bogat. În timpul procesului de topire, siliciul și aluminiul sunt reduse prin reacții:
1/2SiO2 + C = 1/2Si + CO; ΔG 0 = 343,673 — 0,190 T kj/mol (82,085 — 0,045 T kcal/mol);
1/3Al203 + C = 2/3Al + CO; ΔG 0 = 427,263 — 0,180 T kj/mol (102,050 — 0,043 T kcal/mol).
Calculele termodinamice arată că temperatura de reducere a aluminiului în ultima reacție (2095° C) este semnificativ mai mare decât cea a siliciului (1541° C). Cu toate acestea, atunci când se obține silicoaluminiu, aluminiul redus trece în soluție cu siliciu și fier, ca urmare, echilibrul reacției este deplasat spre dreapta și temperatura de debut a reducerii scade. Utilizarea silicoaluminiului pentru dezoxidare este mai avantajoasă din punct de vedere economic decât utilizarea aluminiului pur, deoarece consumul de energie electrică per tonă de aluminiu pur este semnificativ (cu 40-50%) mai mare decât per tonă de aluminiu în silicoaluminiu.
Silicocalciu
Silicocalciul este un deoxidant complex utilizat pe scară largă în topirea oțelurilor de înaltă calitate. Silicocalciul conține 23-31% Ca, aproximativ 60% Si și până la 10% Fe. Încărcătura pentru producerea silicocalciului conține cuarțit, var sau carbură de calciu și agent reducător (cocs și cărbune). În timpul procesului de topire, interacțiunea oxizilor de calciu și siliciu cu carbonul și carbura de calciu duce la reacții de reducere, care pot fi reprezentate prin ecuațiile
1/2SiO2 + C = 1/2S + CO, CaO + C = Ca + CO,
ΔG 0 = 684,123 — 0,283T kJ/mol (163,400 — 0,068T kcal/mol);
2/5SiO2 + 1/5SaO + C = 1/5Sa + 2/51/2Si + CO;
ΔG 0 = 408,246 — 0,207T kJ/mol (99,508 — 0,049T kcal/mol);
1/2SiO2 + 1/2CaC2 = 1/2Si + 1/2Ca + CO,
ΔG 0 = 448,343 — 0,215T kJ/mol (107,085 — 0,051 T kcal/mol).
Temperatura de declanșare a reducerii varului prin carbon solid este de 2147° C. Siliciul și calciul formează un compus — siliciura de calciu Ca2Si- prin reacție:
ΔG 0 = 467,113 — 0,240T kj/mol (111,568 — 0,057 T kcal/mol).
Pentru această reacție, temperatura la care pсо = 1 la este de 1667° C. În topirea silicocalciului este foarte importantă dozarea corectă a materialelor de încărcare. În lipsa agentului reducător se poate forma zgură fuzibilă, ceea ce duce la scăderea activității siliciului și a varului și împiedică reducerea siliciului și a calciului. În caz de exces de agent reducător, se formează carburi SIC și CaC2.
Pentru a evita supraaglomerarea cuptorului, carburile sunt sparte periodic prin adăugarea de cuarțit:
SiC + 1/2SiO2 = 3/2Si + CO,
ΔG0 = 333,834 — 0,105T kJ/mol (79,735 — 0,026T kcal/mol);
1/2CaC2 + 1/2SiO2 = 1/2Si + 1/2Sa + CO.
Deoarece procesul se desfășoară la temperaturi ridicate, siliciul și calciul se evaporă în timpul procesului de topire. Ca urmare, recuperarea siliciului și a calciului în aliaj este de aproximativ 75 și, respectiv, 60%.
Silicomangan
Silicomanganul este utilizat ca agent de deoxidare complexă în producția de oțel și ca materie primă pentru producerea ferromanganului cu conținut scăzut de carbon și a ferromanganului cu conținut mediu de carbon. Silicomanganul conține cel puțin 65% Mn, 14-20% Si și 1,0-2,5% C. Încărcătura constă din zgură de mangan provenită din topirea ferromanganului, minereu de mangan, cuarțit, așchii și cocs.
Topirea se realizează în aceleași cuptoare utilizate pentru topirea ferrosiliciului și a ferromanganezului. Procesul de topire presupune reducerea simultană a manganului și a siliciului. Din punct de vedere termodinamic, reducerea manganului este mult mai ușoară decât cea a siliciului.
Pentru a crește activitatea siliciului în topitură, zgura trebuie să fie acidă. Cu toate acestea, este necesară o temperatură suficient de ridicată pentru a obține conținutul dorit de siliciu în silicomangan. De exemplu, temperatura de ieșire pentru silicomangan este de 1500° C, în comparație cu 1350° C pentru ferromanganul de carbon. Tranziția manganului și a siliciului în aliaj este de aproximativ 70 %, respectiv 40 %.
