冶煉硅鐵的主要原料是二氧化硅，二氧化硅中含有98%左右的二氧化硅。二氧化硅非常穩(wěn)定，硅與氧的親和力很強(qiáng)，不容易分離。生產(chǎn)中為了從二氧化硅中分離除氧，在爐內(nèi)高溫的情況下，二氧化碳中的氧被焦炭中的碳捕獲，溫度越高，碳抓住氧的能力越大。這是因?yàn)樵诟邷叵?，碳與氧的結(jié)合能力大于硅與氧的結(jié)合能力。 可見，高溫下有碳時，二氧化硅是不穩(wěn)定的，這時二氧化硅中的氧和碳反應(yīng)形成氣態(tài)一氧化碳，一氧化碳通過料層從爐口逸出。
二氧化硅與碳的反應(yīng)如下：SiO2+2C=Si+2CO↑
以上公式為吸熱反應(yīng)。從反應(yīng)式中可以看出，為了加速反應(yīng)，應(yīng)在爐膛內(nèi)插入更深的電極，以提高爐溫，擴(kuò)大坩堝面積，增加材料表面的滲透性，使一氧化碳?xì)怏w能夠盡快逸出。如果透氣的眼睛被刺穿，爐子被搗碎，有利于加速二氧化碳與硅的反應(yīng)，從而迅速形成硅鐵氧體。
由于硅鐵冶煉爐中含有鐵屑和鐵屑，二氧化硅的還原反應(yīng)更容易進(jìn)行，這是因?yàn)檫€原硅和鐵形成硅鐵，從而改善了還原過程的條件，所以二氧化硅還原反應(yīng)越鐵，還原反應(yīng)越容易進(jìn)行，生產(chǎn)也證明硅含量越低，單位功耗越低。例如，每噸冶煉45硅鐵的功耗約為4800度，每公斤硅的功耗約為11度。每噸冶煉75個硅鐵的功耗約為8200≤9000度，每公斤硅的功耗約為12度。每噸硅的功耗約為12000×13000度，每公斤硅的功耗約為13度。
從化學(xué)反應(yīng)的角度來看，一般認(rèn)為氧化物中的氧被其他物質(zhì)帶走的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。一種吸收氧的物質(zhì)，稱為還原劑，如焦炭。
根據(jù)上述硅鐵冶煉原理，這是一個還原過程。
在反應(yīng)過程中，二氧化硅中的大部分二氧化硅被碳還原，其他雜質(zhì)和焦炭(如氧化鈣(CaO)、五氧化二磷(P2O5)和三氧化三鋁(AI2O3)等)產(chǎn)生的灰分也被碳還原，其中大部分五氧化二磷被還原。這些反應(yīng)如下：
CaO+C=Ca+CO↑
P2O5+5C=2P+5CO↑
AI2O3+3C=2AI+3CO↑
每次反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w從爐口逸出，以及其他產(chǎn)品如鈣、鋁和磷進(jìn)入硅鐵。因此，為了保證硅鐵的質(zhì)量，原料中的雜質(zhì)必須盡可能少。
在冶煉過程中，一小部分二氧化硅、三氧化二鋁和氧化鈣沒有減少，形成了爐渣，爐渣中SiO 230~40%，Al_2O 345~60%，CaO 10~20%，熔點(diǎn)約為1600℃，當(dāng)渣量大時，電耗增加，爐渣不容易從爐膛內(nèi)去除，導(dǎo)致爐況惡化，因此必須采用較好的原料，以減少渣量，降低單位能耗。
在正常情況下，爐渣含量不宜超過硅鐵含量的5%。以上是硅鐵冶煉的基本原理，硅鐵冶煉的基本反應(yīng)如下：SiO2+2C=Si+2CO↑
實(shí)際爐子中的化學(xué)反應(yīng)比這更復(fù)雜。 實(shí)驗(yàn)表明，氧化物的還原從高價氧化物逐漸還原為*氧化物。 在高溫下，二氧化硅的還原首先還原成氧化硅(SiO)，然后在SiO2→SiO→SiO或De中還原成硅(Si
在1700℃1800℃時，硅鐵的熔煉過程中將發(fā)生以下反應(yīng)：SiO2+C=SiO+CO↑
即二氧化碳硅先還原為一氧化碳，再還原為硅，其反應(yīng)公式如下：SiO+C=Si+CO↑
還原硅，其中一部分與二氧化硅相互作用，將產(chǎn)生氧化硅，其反應(yīng)公式如下：SiO2+Si=2SiO↑
從上述三個反應(yīng)公式可以看出，氧化硅是促進(jìn)熔煉反應(yīng)的重要環(huán)節(jié)。氧化硅在高溫下處于氣體狀態(tài)，在低溫下不穩(wěn)定。因此，氧化硅是爐膛坩堝中的一種氣體，從爐口逸出后，少量的氧化硅被空氣氧化(SiO+1/2O2=SiO 2)。
在1700℃或以上的高溫下，大部分氧化硅揮發(fā)到焦炭的孔隙中，與碳發(fā)生廣泛接觸和作用。根據(jù)第二個反應(yīng)公式，大多數(shù)硅和鐵形成硅鐵。少數(shù)硅與二氧化硅在高溫下起作用?？梢娧趸璨粌H是反應(yīng)的中間產(chǎn)物，而且還能促進(jìn)反應(yīng)的加速。
由于氧化硅是一種高溫氣體，易揮發(fā)、失活，特別是在崩塌或穿孔火災(zāi)時，大部分白色氣體為氧化硅。因此，必須及時處理硅氧化物塌陷或大刺痛的現(xiàn)象，否則會造成氧化硅的大量損失，降低產(chǎn)量，增加單位能耗。