Ferosilikon

Ferrosilikon ialah sebuah aloi besi dan silikon dengan kandungan silikon biasa mengikut berat 15-90%. Ia mengandungi kadar silisid besi yang tinggi. 

 Pengeluaran dan tindak balas 
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.

Ferosilikon dengan kandungan silikon yang lebih tinggi dibuat dalam relau arka elektrik.  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
Si mass fraction (%)02035506080100Solidus point (°C)1538120012031212120712071414Liquidus point (°C)1538121214101220123013601414Density (g/cm3)7.876.765.655.14.273.442.33

 Kegunaan 
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. 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 
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 
Kaedah ini telah digunakan sejak Perang Dunia I. Sebelum ini, proses dan ketulenan penjanaan hidrogen bergantung kepada wap yang melalui seterika panas sukar dikawal.Hydrogen for Airships, A.M. Burgess and Cleveland Industrial Archaeology Society 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  dan memulakan tindak balas; natrium silikat, hidrogen dan wap dihasilkan.Candid science: conversations with famous chemists, István Hargittai, Magdolna Hargittai, p. 261, Imperial College Press (2000) Reaksi keseluruhan proses itu dipercayai: 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. 3 (6): 535–540. doi:10.1002/ese3.94. S2CID 54929253. [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. Report No 40: The ferrosilicon process for the generation of hydrogen

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.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. 3 (6): 535–540. doi:10.1002/ese3.94. S2CID 54929253.

 Nota kaki 

 Rujukan 

 Bacaan lanjut 


Kategori:Besi
Kategori:Silikone
Kategori:Aloi