Ферросилиций: свойства, производство и применение.
Ferrosilicon
Ферросилиций: сплав железа и кремния (15–90% Si). Используется для раскисления стали, восстановления металлов из оксидов и производства других сплавов.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Сплав кремния и железа. Ферросилиций — это сплав железа и кремния с типичным содержанием кремния от 15 до 90% по массе. Он содержит высокое количество силицидов железа.
Alloy of silicon and iron
Ferrosilicon is an alloy of iron and silicon with a typical silicon content by weight of 15–90%. It contains a high proportion of iron silicides.
Применение
Феросилиций используется в качестве источника кремния для восстановления металлов из их оксидов и для деоксидации стали и других железосодержащих сплавов. Это предотвращает потерю углерода из расплавленной стали (так называемое "удержание тепла"); ферромарганец, шпигель, силициды кальция и многие другие материалы используются для той же цели. Его также можно использовать для производства других ферросплавов. Феросилиций применяется для производства кремния, коррозионностойких и жаропрочных железокремниевых сплавов, а также кремниевой стали для электромоторов и сердечников трансформаторов. В производстве чугуна ферросилиций используется для модификации чугуна с целью ускорения графитизации. В дуговой сварке ферросилиций может входить в состав некоторых покрытий электродов. Феросилиций является основой для производства предварительных сплавов, таких как магниевый ферросилиций (MgFeSi), используемый для производства ковкого чугуна. MgFeSi содержит 3–42% магния и небольшое количество редкоземельных металлов. Феросилиций также важен как добавка к чугунам для регулирования начального содержания кремния. Магниевый ферросилиций играет ключевую роль в формировании шаровидных включений графита, которые придают ковкому чугуну его пластичные свойства. В отличие от серого чугуна, который образует графитовые хлопья, ковкий чугун содержит графитовые шарики, или поры, что затрудняет образование трещин. Феросилиций также используется в процессе Пиджона для получения магния из доломита.
Ferrosilicon is used as a source of silicon to reduce metals from their oxides and to deoxidize steel and other ferrous alloys. This prevents the loss of carbon from the molten steel (so called blocking the heat); ferromanganese, spiegeleisen, calcium silicides, and many other materials are used for the same purpose. It can be used to make other ferroalloys. Ferrosilicon is also used for manufacture of silicon, corrosion resistant and high temperature resistant ferrous silicon alloys, and silicon steel for electromotors and transformer cores. In the manufacture of cast iron, ferrosilicon is used for inoculation of the iron to accelerate graphitization. In arc welding, ferrosilicon can be found in some electrode coatings. Ferrosilicon is a basis for manufacture of prealloys like magnesium ferrosilicon (MgFeSi), used for production of ductile iron. MgFeSi contains 3–42% magnesium and small amounts of rare earth metals. Ferrosilicon is also important as an additive to cast irons for controlling the initial content of silicon. Magnesium ferrosilicon is instrumental in the formation of nodules, which give ductile iron its flexible property. Unlike gray cast iron, which forms graphite flakes, ductile iron contains graphite nodules, or pores, which make cracking more difficult. Ferrosilicon is also used in the Pidgeon process to make magnesium from dolomite.
Силаны
Обработка высокосилициевого ферросилиция хлороводородом является основой промышленного синтеза трихлоросилана. Ферросилиций также используется в соотношении 3–3,5% при производстве листов для магнитной цепи электрических трансформаторов.
Treatment of high silicon ferrosilicon with hydrogen chloride is the basis of the industrial synthesis of trichlorosilane. Ferrosilicon is also used in a ratio of 3–3.5% in the manufacture of sheets for the magnetic circuit of electrical transformers.
Производство водорода
Этот метод используется с времен Первой мировой войны. До этого было сложно контролировать процесс и чистоту получения водорода путем пропускания пара через горячее железо. В химической реакции используются гидроксид натрия (NaOH), ферросилиций и вода (H2O). В процессе, известном как "силикол", в прочную стальную емкость, выдерживающую давление, загружают гидроксид натрия и ферросилиций, после чего, при закрытой емкости, добавляют контролируемое количество воды; растворение гидроксида нагревает смесь примерно до [температура] и запускает реакцию, в результате которой образуются силикат натрия, водород и пар. Считается, что общая реакция процесса выглядит следующим образом:
The method has been in use since World War I. Prior to this, the process and purity of hydrogen generation relying on steam passing over hot iron was difficult to control. The chemical reaction uses sodium hydroxide (NaOH), ferrosilicon, and water (H2O). While in the "silicol" process, a heavy steel pressure vessel is filled with sodium hydroxide and ferrosilicon, and upon closing, a controlled amount of water is added; the dissolving of the hydroxide heats the mixture to about and starts the reaction; sodium silicate, hydrogen and steam are produced. The overall reaction of the process is believed to be:
В одном отчете отмечается, что, несмотря на упоминания об этом методе в начале XX века со стороны американских военных, он не был тщательно изучен в течение почти столетия.
One report notes that this method of hydrogen production wasn't thoroughly investigated for about century despite being reported by the US military in the beginning of 20th century.