Ферросилиций - Ferrosilicon

Ферросилициевый сплав

Ферросилиций является сплав железа и кремний с типичным содержанием кремния 15–90%. Он содержит большое количество железа. силициды.^[1]

Производство и реакции

Ферросилиций получают восстановлением кремнезем или песок с кокс при наличии железа. Типичные источники железа: железный лом или мельница. Ферросиликоны с содержанием кремния до 15% производятся в доменные печи покрытый кислотой огнеупорные кирпичи. Ферросиликоны с повышенным содержанием кремния производятся в электродуговые печи. 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 Карбид кремния. Микрокремнезем полезный побочный продукт.

Минерал перрит похож на ферросилиций, в составе Fe₅Si₂. При контакте с водой ферросилиций может медленно образовывать водород. Реакция, которая ускоряется в присутствии основания, используется для производство водорода. Точка плавления и плотность ферросилиция зависит от содержания в нем кремния, с двумя почти эвтектическими областями, одна около Fe₂Si и второй пролет FeSi₂-FeSi₃ состав диапазона.

Физические свойства ферросилиция^[2][3]

Si массовая доля (%)	0	20	35	50	60	80	100
Солидус точка (° C)	1538	1200	1203	1212	1207	1207	1414
Ликвидус точка (° 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

Использует

Ферросилиций используется как источник кремния для восстановления металлов из их оксидов и до раскислить сталь и другие сплавы черных металлов. Это предотвращает потерю углерод из жидкой стали (т. н. блокируя жару); ферромарганец, Spiegeleisen, силициды кальция, и многие другие материалы используются с той же целью.^[4] Его можно использовать для изготовления других ферросплавов. Ферросилиций также используется для производства кремния, коррозионно-стойких и жаропрочных сплавов железа и кремния. кремнистая сталь за электромоторы и трансформатор ядра. При изготовлении чугун, ферросилиций используется для модифицирования железа для ускорения графитизации. В дуговая сварка, ферросилиций можно найти в некоторых покрытиях электродов.

Ферросилиций - основа для производства предварительные сплавы подобно магний ферросилиций (MgFeSi), используемый для производства ковкий чугун. MgFeSi содержит 3–42% магний и небольшое количество редкоземельные металлы. Ферросилиций также важен как добавка к чугунам для контроля исходного содержания кремния.

Ферросилиций магния способствует образованию конкреций, которые дают ковкий чугун его гибкое свойство. В отличие от серого чугуна, который образует графит чешуйки ковкого чугуна содержат вкрапления графита или поры, затрудняющие растрескивание.

Ферросилиций также используется в Пиджион процесс сделать магний из доломит. Обработка высококремнистого ферросилиция хлористый водород является основой промышленного синтеза трихлорсилан.

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

Производство водорода

Ферросилиций используется военными для быстрого производства водород за шарики методом ферросилиция. В химической реакции используются едкий натр, 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 с Первая Мировая Война. До этого процесс и чистота производства водорода зависели от пар пройти через горячее железо было трудно.^[6] В процессе «силикола» тяжелая сталь сосуд под давлением заполняется гидроксидом натрия и ферросилицием, а при закрытии добавляется контролируемое количество воды; растворение гидроксида нагревает смесь примерно до 200 ° F (93 ° C) и запускает реакцию; силикат натрия, производятся водород и пар.^[7]

Рекомендации

1. Рудольф Фихте. «Ферросплавы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a10_305.
2. Материаловедение и международная команда (2008). Избранные системы от C-Cr-Fe до Co-Fe-S. Springer. п. 22 (рис. 2 - Фазовая диаграмма системы Fe-Si). Дои:10.1007/978-3-540-74196-1_12. ISBN  978-3-540-74193-0. Получено 25 декабря 2011.
3. Yuan, W.J .; Li, R .; Shen, Q .; Чжан, Л.М. (апрель 2007 г.). «Характеристика оценки растворимости Si в спеченных сплавах Fe – Si с использованием метода ДСК». Характеристики материалов. 58 (4): 376–379. Дои: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. Получено 25 декабря 2011.
5. Отчет № 40: Процесс производства водорода из ферросилиция
6. Водород для дирижаблей, А. Общество промышленной археологии Берджесса и Кливленда
7. Откровенные науки: беседы с известными химиками, Иштван Харгиттай, Магдольна Харгиттай, стр. 261, Imperial College Press (2000)ISBN  1-86094-228-8

дальнейшее чтение

• Йоргенсон, Джон Д .; Corathers, Lisa A .; Гамбоги, Джозеф; Кук, Питер Х .; Мадьяр, Майкл Дж .; Папп, Джон Ф .; Шедд, Ким Б. «Ежегодник полезных ископаемых 2006: Ферросплавы» (PDF). Геологическая служба США. Получено 2009-04-24.