Jump to content

Ферросилиций

Ферросилициевый сплав

Ферросилиций сплав железа и кремния с типичным содержанием кремния по массе 15–90%. Он содержит высокую долю силицидов железа . [1]

Производство и реакции

[ редактировать ]

получают восстановлением кремнезема или песка коксом Ферросилиций в присутствии железа. Типичными источниками железа являются железный лом или окалина . Ферросилиций с содержанием кремния примерно до 15% производят в доменных печах, футерованных кислотным шамотным кирпичом . [2]

Ферросилиций с повышенным содержанием кремния производят в электродуговых печах . [2] Обычными составами на рынке являются ферросилиции с содержанием кремния 15%, 45%, 75% и 90%. Остальное — железо, причем около 2% состоит из других элементов, таких как алюминий и кальций. Избыток кремнезема используется для предотвращения образования карбида кремния . Микрокремнезем является полезным побочным продуктом.

Минерал перриит похож на ферросилиций по составу Fe 5 Si 2 . При контакте с водой ферросилиций может медленно выделять водород . Реакция, ускоряющаяся в присутствии основания, используется для получения водорода . Температура плавления и плотность ферросилиция зависят от содержания в нем кремния, с двумя почти эвтектическими областями: одна около Fe 2 Si, а вторая охватывает FeSi 2 -FeSi 3 диапазон составов .

Физические свойства ферросилиция [3] [4]
Si Массовая доля (%) 0 20 35 50 60 80 100
Точка солидуса (°C) 1538 1200 1203 1212 1207 1207 1414
Точка жидкости (°C) 1538 1212 1410 1220 1230 1360 1414
Плотность (г/см 3 ) 7.87 6.76 5.65 5.1 4.27 3.44 2.33

Использование

[ редактировать ]

Ферросилиций используется как источник кремния для восстановления металлов из их оксидов и раскисления стали и других ферросплавов. Это предотвращает потерю углерода из расплавленной стали (так называемое блокирование тепла ); ферромарганец , шпигеляйзен , силициды кальция и многие другие материалы. С этой же целью применяют [5] Его можно использовать для изготовления других ферросплавов. Ферросилиций также используется для производства кремния, коррозионностойких и жаропрочных ферросиликатных сплавов, кремниевой стали для электродвигателей и сердечников трансформаторов . При производстве чугуна ферросилиций применяют для модифицирования чугуна для ускорения графитации . При дуговой сварке ферросилиций можно найти в некоторых покрытиях электродов.

Ферросилиций является основой для производства предварительных сплавов, таких как ферросилиций магния (MgFeSi), используемых для производства ковкого чугуна . MgFeSi содержит 3–42% магния и небольшое количество редкоземельных металлов . Ферросилиций также важен в качестве добавки к чугунам для регулирования исходного содержания кремния.

Ферросилиций магния способствует образованию конкреций, которые придают ковкому чугуну гибкость. В отличие от серого чугуна, который образует чешуйки графита , ковкий чугун содержит графитовые узелки или поры, которые затрудняют растрескивание.

Ферросилиций также используется в процессе Пиджена для получения магния из доломита .

Обработка высококремнистого ферросилиция хлористым водородом лежит в основе промышленного синтеза трихлорсилана .

Ферросилиций применяют также в соотношении 3–3,5% при изготовлении листов магнитопровода электрических трансформаторов .

Производство водорода

[ редактировать ]

Этот метод использовался со времен Первой мировой войны . процесс и чистоту получения водорода при прохождении пара через горячее железо. До этого было трудно контролировать [6] В химической реакции используются гидроксид натрия (NaOH), ферросилиций и вода (H 2 O). В «силиконовом» процессе тяжелый стальной сосуд под давлением наполняется гидроксидом натрия и ферросилицием, а после закрытия добавляется контролируемое количество воды; растворение гидроксида нагревает смесь примерно до 200 °F (93 °C) и запускает реакцию; силикат натрия , водород и пар. производятся [7] Считается, что общая реакция процесса такова: [2] [примечание 1]

2NaOH + Si + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

Ферросилиций используется военными для быстрого производства водорода для воздушных шаров методом ферросилиция. Генератор может быть достаточно маленьким, чтобы поместиться в грузовик, и требует лишь небольшого количества электроэнергии, материалы стабильны и негорючи, и они не выделяют водород до тех пор, пока не будут смешаны. [8]

В одном отчете отмечается, что этот метод производства водорода не был тщательно исследован в течение почти столетия, несмотря на то, что о нем сообщили военные США в начале 20-го века. [2]

  1. ^ Утюг намеренно опущен.
  1. ^ Рудольф Фихте. «Ферросплавы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a10_305 . ISBN  978-3527306732 .
  2. ^ Jump up to: а б с д Брэк, Пол; Данн, Сэнди Э.; Виджаянта, К.Г. Упул; Адкок, Пол; Фостер, Саймон (ноябрь 2015 г.). «Старое решение новой проблемы? Генерация водорода реакцией ферросилиция с водными растворами гидроксида натрия» . Энергетические науки и инженерия . 3 (6): 535–540. Бибкод : 2015EneSE...3..535B . дои : 10.1002/ese3.94 . S2CID   54929253 .
  3. ^ Материаловедение и международная группа (2008). Избранные системы от C-Cr-Fe до Co-Fe-S . Спрингер. п. 22 (Рис. 2 – Фазовая диаграмма системы Fe-Si). дои : 10.1007/978-3-540-74196-1_12 . ISBN  978-3-540-74193-0 . Проверено 25 декабря 2011 г.
  4. ^ Юань, WJ; Ли, Р.; Шен, Кью; Чжан, LM (апрель 2007 г.). «Характеристика оценки растворимости кремния в твердом состоянии в спеченных сплавах Fe – Si с использованием метода ДСК». Характеристика материалов . 58 (4): 376–379. дои : 10.1016/j.matchar.2006.06.003 .
  5. ^ Рамеш Сингх (3 октября 2011 г.). Прикладная сварка: процессы, нормы и стандарты . Эльзевир. стр. 38–. ISBN  978-0-12-391916-8 . Проверено 25 декабря 2011 г.
  6. ^ Водород для дирижаблей, AM Берджесс и Кливлендское общество промышленной археологии
  7. ^ Кандидатская наука: беседы с известными химиками , Иштван Харгиттай, Магдолна Харгиттай, с. 261, издательство Имперского колледжа (2000) ISBN   1-86094-228-8
  8. ^ Отчет № 40: Ферросиликоновый процесс получения водорода.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8a992fb513db526fcfcf669246e543e6__1714229760
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/8a/e6/8a992fb513db526fcfcf669246e543e6.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Ferrosilicon - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)