Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ферросилициевый сплав

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

Производство и реакции [ править ]

Ферросилиций получают восстановлением оксида кремния или песка с коксом в присутствии железа. Типичные источники железа - это металлолом или прокатная окалина . Ферросилики с содержанием кремния до 15% производятся в доменных печах, футерованных кислым огнеупорным кирпичом . Ферросиликон с повышенным содержанием кремния производится в дуговых электропечах . Обычно на рынке представлены ферросилики с содержанием кремния 15%, 45%, 75% и 90%. Остальное - железо, около 2% которого состоит из других элементов, таких как алюминий и кальций. Избыток кремнезема используется для предотвращения образования карбида кремния .Микрокремнезем - полезный побочный продукт.

Минерал перриит похож на ферросилиций и имеет состав Fe 5 Si 2 . При контакте с водой ферросилиций может медленно выделять водород . Реакция, которая ускоряется в присутствии основания, используется для получения водорода . Температура плавления и плотность ферросилиция зависят от его содержания кремния, с двумя почти-эвтектическими областями, одна вблизи Fe 2 Si и вторым охватывающим FeSi 2 -FeSi 3 диапазоном составов.

Физические свойства ферросилиция [2] [3]
Массовая доля Si (%)02035 год506080100
Точка солидуса (° C)1538120012031212120712071414
Точка ликвидуса (° C)1538121214101220123013601414
Плотность (г / см 3 )7,876,765,655.14,273,442.33

Использует [ редактировать ]

Ферросилиций используется в качестве источника кремния для восстановления металлов из их оксидов и для раскисления стали и других сплавов железа. Это предотвращает потерю углерода из расплавленной стали (так называемая блокировка тепла ); ферромарганец , шпигелей , силициды кальция и многие другие материалы используются с той же целью. [4] Его можно использовать для производства других ферросплавов. Ферросилиций также используется для производства кремния, коррозионно-стойких и жаропрочных сплавов железа и кремния, а также кремнистой стали для электродвигателей и сердечников трансформаторов . При изготовлениичугун , ферросилиций используется для модифицирования чугуна для ускорения графитизации. 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 высокопрочного чугуна . MgFeSi содержит 3–42% магния и небольшое количество редкоземельных металлов . Ферросилиций также важен как добавка к чугунам для контроля исходного содержания кремния.

Ферросилиций магния способствует образованию конкреций, которые придают высокопрочному чугуну его гибкость. В отличие от серого чугуна, который образует чешуйки графита , высокопрочный чугун содержит вкрапления или поры графита, затрудняющие растрескивание.

Ферросилиций также используется в процессе Pidgeon для производства магния из доломита . Обработка высококремнистого ферросилиция хлористым водородом является основой промышленного синтеза трихлорсилана .

Ферросилиций также используется в количестве 3–3,5% при производстве листов для магнитопровода электрических трансформаторов .

Производство водорода [ править ]

Ферросилиций используется военными для быстрого производства водорода для воздушных шаров методом ферросилиция. В химической реакции используются гидроксид натрия , ферросилиций и вода. Генератор достаточно мал, чтобы поместиться в грузовике, и требует лишь небольшого количества электроэнергии, материалы стабильны и негорючие, и они не производят водород, пока не смешиваются. [5] Метод используется со времен Первой мировой войны . До этого процесс и чистоту получения водорода с помощью пара, проходящего через горячий утюг, было трудно контролировать. [6] В процессе «силикола» тяжелый стальной сосуд высокого давлениязаполняется гидроксидом натрия и ферросилицием, а при закрытии добавляется контролируемое количество воды; растворение гидроксида нагревает смесь примерно до 200 ° F (93 ° C) и запускает реакцию; производятся силикат натрия , водород и водяной пар. [7]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Рудольф Фихте. «Ферросплавы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a10_305 .
  2. ^ Материаловедение и международная группа (2008). Избранные системы от C-Cr-Fe до Co-Fe-S . Springer. п. 22 (рис. 2 - Фазовая диаграмма системы Fe-Si). DOI : 10.1007 / 978-3-540-74196-1_12 . ISBN 978-3-540-74193-0. Проверено 25 декабря 2011 года .
  3. ^ Юань, WJ; Li, R .; Shen, Q .; Чжан, Л. М. (апрель 2007 г.). «Характеристика оценки растворимости Si в спеченных сплавах Fe – Si с использованием метода ДСК». Характеристика материалов . 58 (4): 376–379. DOI : 10.1016 / j.matchar.2006.06.003 .
  4. ↑ Рамеш Сингх (3 октября 2011 г.). Прикладная сварочная техника: процессы, нормы и стандарты . Эльзевир. С. 38–. ISBN 978-0-12-391916-8. Проверено 25 декабря 2011 года .
  5. ^ Отчет № 40: Процесс ферросилиция для производства водорода
  6. ^ Водород для дирижаблей, AM Берджесс и Общество промышленной археологии Кливленда
  7. ^ Откровенные науки: беседы с известными химиками , Иштван Харгиттай, Магдолна Харгиттай, стр. 261, Imperial College Press (2000) ISBN 1-86094-228-8 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Йоргенсон, Джон Д .; Corathers, Lisa A .; Гамбоги, Джозеф; Кук, Питер Х .; Мадьяр, Майкл Дж .; Папп, Джон Ф .; Шедд, Ким Б. «Ежегодник полезных ископаемых за 2006 год: ферросплавы» (PDF) . Геологическая служба США . Проверено 24 апреля 2009 .