Ferosilikon
Ferrosilikon ialah sebuah aloi besi dan silikon dengan kandungan silikon biasa mengikut berat 15-90%. Ia mengandungi kadar silisid besi yang tinggi. [1]
Pengeluaran dan tindak balas
[sunting | sunting sumber]Ferrosilikon dihasilkan melalui pengurangan silika atau pasir dengan kok dengan kehadiran besi. Sumber besi biasa ialah besi skrap atau hasil buangan kilang. Ferosilikon dengan kandungan silikon sehingga kira-kira 15% dibuat dalam relau letupan yang dialas dengan bata api asid.[2]
Ferosilikon dengan kandungan silikon yang lebih tinggi dibuat dalam relau arka elektrik. [2] Formulasi biasa di pasaran adalah ferrosilikon dengan kandungan 15%, 45%, 75%, dan 90% silikon. Selebihnya adalah besi, dengan kira-kira 2% terdiri daripada unsur lain seperti aluminium dan kalsium. Lebihan silika digunakan untuk mengelakkan pembentukan silikon karbida. Microsilica ialah hasil sampingan yang berguna.
Perryite mineral adalah serupa dengan ferrosilicon, dengan komposisi Fe5Si2. Apabila bersentuhan dengan air, ferrosilicon mungkin menghasilkan hidrogen secara perlahan-lahan. Tindak balas, yang dipercepatkan dengan kehadiran bes, digunakan untuk pengeluaran hidrogen. Takat lebur dan ketumpatan ferrosilikon bergantung pada kandungan silikonnya, dengan dua kawasan yang hampir eutektik, satu berhampiran Fe2Si dan julat komposisi FeSi2-FeSi3 yang kedua.
Sifat Fizikal of ferrosilikon[3][4]
| Si mass fraction (%) | 0 | 20 | 35 | 50 | 60 | 80 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Solidus point (°C) | 1538 | 1200 | 1203 | 1212 | 1207 | 1207 | 1414 |
| Liquidus point (°C) | 1538 | 1212 | 1410 | 1220 | 1230 | 1360 | 1414 |
| Density (g/cm3) | 7.87 | 6.76 | 5.65 | 5.1 | 4.27 | 3.44 | 2.33 |
Kegunaan
[sunting | sunting sumber]Ferrosilikon digunakan sebagai sumber silikon untuk mengurangkan logam daripada oksidanya dan untuk menyahoksida keluli dan aloi ferus yang lain. Ini menghalang kehilangan karbon daripada keluli cair (yang dipanggil menyekat haba); ferromanganese, spiegeleisen, kalsium silisid, dan banyak bahan lain digunakan untuk tujuan yang sama.[5] Ia boleh digunakan untuk membuat ferroaloi yang lain. Ferrosilikon juga digunakan untuk pembuatan silikon, aloi silikon ferus yang tahan kakisan dan tahan suhu tinggi, dan keluli silikon untuk motor elektrik dan teras pengubah. Dalam pembuatan besi tuang, ferrosilikon digunakan untuk inokulasi besi untuk mempercepatkan grafitisasi. Dalam kimpalan arka, ferrosilikon boleh didapati dalam beberapa salutan elektrod.
Ferrosilikon ialah asas untuk pembuatan praaloi seperti magnesium ferrosilikon (MgFeSi), digunakan untuk penghasilan besi mulur. MgFeSi mengandungi 3–42% magnesium dan sejumlah kecil logam nadir bumi. Ferrosilicon juga penting sebagai bahan tambahan kepada besi tuang untuk mengawal kandungan awal silikon.
Magnesium ferrosilikon memainkan peranan penting dalam pembentukan nodul, yang memberikan sifat fleksibel dalam besi mulur. Tidak seperti besi tuang, yang membentuk kepingan grafit, besi mulur mengandungi nodul grafit, atau liang, yang menjadikan ia sukar untuk meretak.
Ferrosilikon juga digunakan dalam proses Pidgeon untuk membuat magnesium daripada dolomit.
Silanes
[sunting | sunting sumber]Rawatan ferrosilikon silikon tinggi dengan hidrogen klorida adalah asas sintesis industri trichlorosilane.
Ferrosilicon juga digunakan dalam nisbah 3–3.5% dalam pembuatan kepingan untuk litar magnet alatubah elektrik.
Pengeluaran hidrogen
[sunting | sunting sumber]Kaedah ini telah digunakan sejak Perang Dunia I. Sebelum ini, proses dan ketulenan penjanaan hidrogen bergantung kepada wap yang melalui seterika panas sukar dikawal.[6] Tindak balas kimia menggunakan natrium hidroksida (NaOH), ferrosilikon, dan air (H2O). Semasa dalam proses "silikol", bekas tekanan keluli berat diisi dengan natrium hidroksida dan ferrosilikon, dan apabila ditutup, jumlah air terkawal ditambah; pelarutan hidroksida memanaskan campuran kepada kira-kira 200 °F (93 °C) dan memulakan tindak balas; natrium silikat, hidrogen dan wap dihasilkan.[7] Reaksi keseluruhan proses itu dipercayai: [2] [note 1]
- 2NaOH + Si + H2O → 2Na2SiO3 + 2H2
Ferrosilikon digunakan oleh pihak tentera untuk menghasilkan hidrogen dengan cepat untuk belon dengan kaedah ferrosilikon. Penjana mungkin cukup kecil untuk dimuatkan dalam trak dan hanya memerlukan sedikit kuasa elektrik, bahannya stabil dan tidak mudah terbakar, dan ia tidak menghasilkan hidrogen sehingga bercampur. [8]
Sebuah laporan menyatakan bahawa kaedah pengeluaran hidrogen ini tidak disiasat dan diselidik secara menyeluruh selama kira-kira satu abad walaupun kaedah ini telah dilaporkan oleh tentera AS pada awal abad ke-20.[2]
Nota kaki
[sunting | sunting sumber]Rujukan
[sunting | sunting sumber]- ^ Rudolf Fichte (2005), "Ferroalloys", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (dalam bahasa Inggeris), Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a10_305
- ^ a b c d Brack, Paul; Dann, Sandie E.; Wijayantha, K. G. Upul; Adcock, Paul; Foster, Simon (November 2015). "An old solution to a new problem? Hydrogen generation by the reaction of ferrosilicon with aqueous sodium hydroxide solutions". Energy Science & Engineering (dalam bahasa Inggeris). 3 (6): 535–540. doi:10.1002/ese3.94. Ralat petik: Tag
<ref>tidak sah, nama ":0" digunakan secara berulang dengan kandungan yang berbeza - ^ Yuan, W.J.; Li, R.; Shen, Q.; Zhang, L.M. (April 2007). "Characterization of the evaluation of the solid solubility of Si in sintered Fe–Si alloys using DSC technique". Materials Characterization. 58 (4): 376–379. doi:10.1016/j.matchar.2006.06.003.
- ^ Materials Science and International Team (2008). Selected Systems from C-Cr-Fe to Co-Fe-S. Springer. m/s. 22 (Fig. 2 – Phase diagram of the Fe-Si system). doi:10.1007/978-3-540-74196-1_12. ISBN 978-3-540-74193-0. Dicapai pada 25 December 2011.
- ^ Ramesh Singh (3 October 2011). Applied Welding Engineering: Processes, Codes, and Standards. Elsevier. m/s. 38–. ISBN 978-0-12-391916-8. Dicapai pada 25 December 2011.
- ^ Hydrogen for Airships, A.M. Burgess and Cleveland Industrial Archaeology Society
- ^ Candid science: conversations with famous chemists, István Hargittai, Magdolna Hargittai, p. 261, Imperial College Press (2000) ISBN 1-86094-228-8
- ^ Report No 40: The ferrosilicon process for the generation of hydrogen
Bacaan lanjut
[sunting | sunting sumber]- Jorgenson, John D.; Corathers, Lisa A.; Gambogi, Joseph; Kuck, Peter H.; Magyar, Michael J.; Papp, John F.; Shedd, Kim B. "Minerals Yearbook 2006: Ferroalloys" (PDF). United States Geological Survey. Dicapai pada 2009-04-24.