一般认为冶炼硅钙合金的化学反应表达式为
CaO SiO2 3C→CaSi 3CO↑
但在高温下石灰与硅石首先形成熔点较低的硅酸钙系炉渣，使碳还原反应难以进行。钙的沸点较低，易挥发产生钙蒸气。而且SiO2被还原成SiO(气)，所以从炉内排出的气体为CO、Ca(气)与SiO(气)。钙和硅在炉气中的损失各约10%。SiO(气)与Ca(气)穿过料层时与碳发生反应，大部分转化为CaC2与SiC，所以碳质还原剂的反应活性对冶炼硅钙合金很重要。氧化钙与硅石同碳在高温下生成CaC2和SiC，是生产硅钙合金的中间产物。最终有一部分留在炉渣中，因此硅钙合金生产是有渣法冶炼。实质上工业生产硅钙合金的方法，都是以CaC2为过渡产物来实现的。硅钙合金的密度比炉渣稍小，冶炼过程硅钙合金基本上集中在熔池上部，这是冶炼硅钙合金的特点。出炉时要采取特殊措施，使之与炉渣分开。根据以上分析，用电碳热(还原)法冶炼硅钙合金的工艺有3种，即混合加料法、分层加料法与电石法。电硅热(还原)法也是生产硅钙合金的方法之一。
硅钙合金混合加料法
也称一步法。将硅石、石灰、碳质还原剂(包括焦炭、木炭、烟煤、木块)按计算比例混合均匀后，加入电炉内。综合反应为CaO SiO2 3C==CaSi 3CO↑
由于CaO与SiO2易生成低熔点硅酸钙炉渣，熔池温度低，使上述还原反应难以进行。故须增加碳的配加量(比计算值高10%～30%)，使生成CaC2与SiC溶于炉渣中，以提高炉渣的熔点和黏度，使冶炼熔池达到反应所需要的温度。但SiC与CaC2的生成，使炉底上涨和炉墙结瘤，可以加硅石破坏碳化物，并得到合金。其反应式为
CaC2 SiO2==CaSi 2CO↑
2SiC SiO2==3Si 2CO↑
以上反应须在高温下(约2000℃以上)进行。温度越高，碳化物越容易破坏，炉内残存的碳化物越少，有利于合金的生成。故设法提高炉内反应区的温度，是冶炼硅钙合金的中心问题。每次出炉通电后，先往炉内加少量的硅石和碳质还原剂的混合料，破坏炉底残留的碳化物，以抑制炉底上涨。此法操作简单，但渣量大，钙、硅回收率低。混合法生产硅钙合金的炉渣组成大致为：SiC 22%～28%，CaC210%～20%，SiO212%～20%，CaO30%～45%，Al2O32%～3%，FeO约0.5%，MgO约0.3%。每吨硅钙合金产渣1.0～1.5t。硅钙合金含Ca≥24%～28%，Si约60%。生产1t硅钙合金(24�为基准)消耗硅石约2300kg，石灰约1200kg，焦炭约1100kg，木炭约180kg，烟煤约500kg，木块约70kg，电极糊约200kg。电能约14500kWh。钙回收率35%～43%，硅回收率59%～62%。
硅钙合金分层加料法
实质上是分步冶炼法。第1步为提高炉温阶段。在上炉出炉后，放电极。通电后捣炉，将硬块取出，整理料面，扎眼透气。炉子在满负荷下运行。利用电弧直接加热炉底，破坏积存的高熔点碳化物，以控制炉底上涨速度，延长炉子冶炼周期。第2步为冶炼电石阶段。当炉内温度提高后，将这一炉所需的石灰及焦炭或无烟煤混合均匀后，全部加到电极周围。CaO与C在高温下的主要化学反应为
CaO 3C==CaC2 CO↑
当熔渣中的CaC2含量超过31%时，即每公斤熔渣中的乙炔发生量超过60～70L，即可开始下一步冶炼。第3步是用硅石与CaC2反应生成CaSi阶段。加入硅石、焦炭和木炭的混合料，其中SiO2与电石产生的化学反应为
CaC2 SiO2==CaSi 2CO↑
该工艺的成败取决于在炉内能否形成“冶炼坩埚”，使炉内反应在这个坩埚内进行。正常冶炼的400kVA硅钙合金电炉炉体的解剖结果如图2所示。这种“冶炼坩埚”结构形成后，冶炼得以正常进行，炉子冶炼周期可达1年以上。操作时要求加料均匀，增加料面透气性，电极深而稳地插入炉料中，防止塌料刺火，以减小钙的挥发和保持反应区处于高温状态。此法生产的硅钙合金含Ca27%～32%，Si56%～60%，炉渣成分为SiC约14%，CaC27%～9%，SiO214%～17%，CaO40%～50%，Al2O32%～3%，FeO约1%，MgO约1%。1t硅钙产渣0.5～0.7t，生产1t硅钙合金(28�为基准)，消耗石灰约670kg，硅石约1500kg，焦炭约650kg，木炭约32kg，电极糊约400kg，电能消耗约12500kWh。钙回收率55%～75%，硅回收率75%～90%。
硅钙合金电炉冶炼电压表连接方法探讨
怎样辨别球铁、灰铁、生铁！
