Ferrosílico
ferrosilicon es una aleación de hierro y silicio con un contenido típico de silicio en peso de 15–90%. Contiene una alta proporción de silicidas de hierro.
Producción y reacciones
ferrosilicón se produce mediante la reducción de sílice o arena con coca cola en presencia de hierro. Las fuentes típicas de hierro son el chatarra o escala de molino. Los ferrosilicones con contenido de silicio de hasta aproximadamente el 15% están hechos en calzoncillos forrados con ladrillos de fuego ácidos.
Los ferrosilicones con mayor contenido de silicio se hacen en hornos de arco eléctrico. Las formulaciones habituales en el mercado son Ferrosilicons con 15%, 45%, 75%y 90%de silicio. El resto es de hierro, con aproximadamente el 2% que consiste en otros elementos como el aluminio y el calcio. Se utiliza una sobreabundancia de sílice para evitar la formación de carburo de silicio. La microsílica es un subproducto útil.
Una perryita mineral es similar a Ferrosilicon, con su composición Fe 5 Si 2 . En contacto con el agua, el ferrosilicio puede producir lentamente hidrógeno. La reacción, que se acelera en presencia de base, se usa para la producción de hidrógeno. El punto de fusión y la densidad de Ferrosilicon dependen de su contenido de silicio, con dos áreas casi eutécticas, una cerca de Fe 2 Si y el segundo fesi 2 -fesi 3 Rango de composición .
Propiedades físicas de ferrosilicon Fracción de masa (%) 0 20 35 50 60 80 100 Punto sólido (°C) 1538 1200 1203 1212 1207 1207 1414 Punto líquido (°C) 1538 1212 1410 1220 1230 1360 1414 Densidad (g/cm3) 7.87 6.76 5.65 5.1 4.27 3.44 2.33
Usos
El ferrosilicio se utiliza como fuente de silicio para reducir los metales de sus óxidos y para desoxidar el acero y otras aleaciones ferrosas. Esto evita la pérdida de carbono del acero fundido (lo que se denomina bloqueo del calor); Para el mismo fin se utilizan ferromanganeso, spiegeleisen, siliciuros de calcio y muchos otros materiales. Puede utilizarse para fabricar otras ferroaleaciones. El ferrosilicio también se utiliza para la fabricación de silicio, aleaciones de silicio ferroso resistentes a la corrosión y a las altas temperaturas, y acero al silicio para motores eléctricos y núcleos de transformadores. En la fabricación de hierro fundido, se utiliza ferrosilicio para la inoculación del hierro para acelerar la grafitización. En la soldadura por arco, el ferrosilicio se puede encontrar en algunos recubrimientos de electrodos.
El ferrosilicio es una base para la fabricación de prealeaciones como el ferrosilicio de magnesio (MgFeSi), utilizado para la producción de hierro dúctil. MgFeSi contiene entre un 3% y un 42% de magnesio y pequeñas cantidades de metales de tierras raras. El ferrosilicio también es importante como aditivo en las fundiciones para controlar el contenido inicial de silicio.
El ferrosilicio de magnesio juega un papel decisivo en la formación de nódulos, que dan al hierro dúctil su propiedad flexible. A diferencia del hierro fundido gris, que forma escamas de grafito, el hierro dúctil contiene nódulos o poros de grafito que dificultan el agrietamiento.
El ferrosilicio también se utiliza en el proceso Pidgeon para producir magnesio a partir de dolomita.
Silanos
El tratamiento del ferrosilicio con alto contenido de silicio con cloruro de hidrógeno es la base de la síntesis industrial del triclorosilano.
El ferrosilicio también se utiliza en una proporción del 3 al 3,5 % en la fabricación de láminas para el circuito magnético de transformadores eléctricos.
Producción de hidrógeno
El método se ha utilizado desde la Primera Guerra Mundial. Antes de esto, el proceso y la pureza de la generación de hidrógeno basada en el paso del vapor sobre hierro caliente eran difíciles de controlar. La reacción química utiliza hidróxido de sodio (NaOH), ferrosilicio y agua (H2O). Mientras que en el "silicol" En el proceso, se llena un recipiente a presión de acero pesado con hidróxido de sodio y ferrosilicio y, al cerrarlo, se agrega una cantidad controlada de agua; la disolución del hidróxido calienta la mezcla a aproximadamente 200 °F (93 °C) e inicia la reacción; Se producen silicato de sodio, hidrógeno y vapor. Se cree que la reacción general del proceso es:
- 2NaOH + Si + H2O → Na2SiO3 + 2H2
Los militares utilizan el ferrosilicio para producir rápidamente hidrógeno para globos mediante el método del ferrosilicio. El generador puede ser lo suficientemente pequeño como para caber en un camión y requiere sólo una pequeña cantidad de energía eléctrica, los materiales son estables y no combustibles, y no generan hidrógeno hasta que se mezclan.
Un informe señala que este método de producción de hidrógeno no se investigó a fondo durante aproximadamente un siglo, a pesar de haber sido informado por el ejército estadounidense a principios del siglo XX.