الفيروسليكون

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
سبيكة الفيروسليك

الفيروسليكون هو سبيكة من الحديد والسيليكون . يحتوي عادةً على نسبة سيليكون تتراوح بين 15 و90% من حيث الوزن ونسبة عالية من سيليسيدات الحديد . [ 1 ]

الإنتاج والتفاعلات

يُنتج الفيروسليكون عن طريق اختزال السيليكا أو الرمل باستخدام فحم الكوك في وجود الحديد. ومن المصادر الشائعة للحديد خردة الحديد أو قشور الحديد . ويُصنع الفيروسليكون الذي يحتوي على نسبة سيليكون تصل إلى حوالي 15% في أفران الصهر المبطنة بطوب مقاوم للحريق. [ 2 ]

تُصنع الفيروسات السيليكونية ذات المحتوى العالي من السيليكون في أفران القوس الكهربائي . [ 2 ] وتشمل التركيبات الشائعة في السوق فيروسات سيليكونية بنسب سيليكون 15%، 45%، 75%، و90%. أما النسبة المتبقية فهي حديد، مع حوالي 2% من عناصر أخرى مثل الألومنيوم والكالسيوم. ويُستخدم فائض من السيليكا لمنع تكوّن كربيد السيليكون . وتُعدّ السيليكا الدقيقة منتجًا ثانويًا مفيدًا.

عند ملامسته للماء، قد ينتج الفيروسليكون الهيدروجين ببطء . ويُستخدم هذا التفاعل، الذي يتسارع في وجود قاعدة، لإنتاج الهيدروجين . [ 2 ]

تعتمد نقطة انصهار وكثافة الفيروسليكون على محتواه من السيليكون، مع وجود منطقتين شبه متجانستين، إحداهما بالقرب من Fe2Si والأخرى تمتد على نطاق التركيب من FeSi2 إلى FeSi3 .

الخواص الفيزيائية للفيروسليكون [ 3 ] [ 4 ]
نسبة كتلة السيليكون ( %)نقطة سوليدوسنقطة السيولةالكثافة (جم/ سم³ )
0 (حديد)1538 درجة مئوية (2800 درجة فهرنهايت)  1538 درجة مئوية (2800 درجة فهرنهايت)  7.87
201200 درجة مئوية (2190 درجة فهرنهايت)  1212 درجة مئوية (2214 درجة فهرنهايت)  6.76
351203 درجة مئوية (2197 درجة فهرنهايت)  1410 درجة مئوية (2570 درجة فهرنهايت)  5.65
501212 درجة مئوية (2214 درجة فهرنهايت)  1220 درجة مئوية (2230 درجة فهرنهايت)  5.1
601207 درجة مئوية (2205 درجة فهرنهايت)  1230 درجة مئوية (2250 درجة فهرنهايت)  4.27
801207 درجة مئوية (2205 درجة فهرنهايت)  1360 درجة مئوية (2480 درجة فهرنهايت)  3.44
1001414 درجة مئوية (2577 درجة فهرنهايت)  1414 درجة مئوية (2577 درجة فهرنهايت)  2.33

الاستخدامات

يُستخدم الفيروسليكون كمصدر للسيليكون، لاختزال المعادن من أكاسيدها، ولإزالة الأكسدة من الفولاذ وسبائك الحديد الأخرى. وهذا يمنع فقدان الكربون من الفولاذ المنصهر (ما يُعرف بحجب الحرارة )؛ ويُستخدم الفيرومنجنيز ، والسبائك المعدنية ، وسيليسيدات الكالسيوم ، والعديد من المواد الأخرى للغرض نفسه. [ 5 ] ويمكن استخدامه في صناعة سبائك حديدية أخرى.

يُستخدم الفيروسليكون أيضًا في صناعة السيليكون، وسبائك السيليكون الحديدية المقاومة للتآكل ودرجات الحرارة العالية، والفولاذ السيليكوني المستخدم في المحركات الكهربائية وقلوب المحولات . وفي صناعة الحديد الزهر ، يُستخدم الفيروسليكون لتطعيم الحديد وتسريع عملية التبلور . وفي لحام القوس الكهربائي ، يوجد الفيروسليكون في بعض طبقات طلاء الأقطاب الكهربائية.

يُعد الفيروسليكون أساسًا لتصنيع السبائك الأولية مثل فيروسليكون المغنيسيوم (MgFeSi)، المستخدمة في إنتاج الحديد المطاوع . يحتوي MgFeSi علىيحتوي على نسبة تتراوح بين 3% و42% من المغنيسيوم وكميات ضئيلة من العناصر الأرضية النادرة . كما يُعد الفيروسليكون مادة مضافة مهمة للحديد الزهر للتحكم في المحتوى الأولي للسيليكون.

يُعدّ فيروسليكون المغنيسيوم عنصراً أساسياً في تكوين العُقيدات، التي تُكسب الحديد المطاوع مرونته. وعلى عكس الحديد الزهر الرمادي، الذي يُكوّن رقائق الجرافيت ، يحتوي الحديد المطاوع على عُقيدات أو مسامات من الجرافيت، مما يُصعّب عملية التصدّع.

يُستخدم الفيروسليكون أيضًا في عملية بيدجون لصنع المغنيسيوم من الدولوميت .

تاريخياً، استُخدم في صنع السيلفرايت (أو السيلفيرايت): وهو متفجر عسكري يحتوي على نترات الأمونيوم والفيروسليكون (13.75%–14% )، ومسحوق الألومنيوم، ومسحوق الخشب، وهي مواد استخدمت في الحرب العالمية الأولى من قبل البريطانيين والفرنسيين. [ 6 ] [ 7 ] استخدم البريطانيون السيلفرايت كمادة مالئة لقنبلة ميلز رقم 36، [ 8 ] والتي استُبدلت بقنبلة باراتول رقم 36M في عام 1932؛ [ 9 ] واعتُبرت جميع القنابل اليدوية المملوءة بالسيلفرايت غير آمنة، وتم تدميرها بحلول نهاية عام 1932. [ 10 ]

السيلانات

تُعد معالجة الفيروسليكون عالي السيليكون بكلوريد الهيدروجين أساسًا للتصنيع الصناعي لثلاثي كلوروسيلان .

يُستخدم الفيروسليكون أيضًا بنسبة3%–3.5% في تصنيع الصفائح الخاصة بالدائرة المغناطيسية للمحولات الكهربائية .

إنتاج الهيدروجين

تُستخدم هذه الطريقة منذ الحرب العالمية الأولى . قبل ذلك، كان من الصعب التحكم في عملية إنتاج الهيدروجين ونقائه باستخدام البخار المار فوق الحديد الساخن. [ 11 ] يعتمد التفاعل الكيميائي على هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) والفيروسليكون والماء. في عملية "السيليكول"، يُملأ وعاء ضغط فولاذي ثقيل بهيدروكسيد الصوديوم والفيروسليكون، وعند إغلاقه، تُضاف كمية محددة من الماء؛ يؤدي ذوبان الهيدروكسيد إلى تسخين الخليط إلى حوالي 93 درجة مئوية (200 درجة فهرنهايت) ويبدأ التفاعل؛ وينتج عن ذلك حمض السيليسيك وهيدروكسيد الصوديوم والهيدروجين وبخار الماء. [ 12 ] يُعتقد أن التفاعل الكلي لهذه العملية هو:  

2 NaOH + Si + ( x + 2)H 2 O → 2 NaOH + SiO 2 · x H 2 O + 2 H 2

حيث يوجد السيليكون على شكل فيروسليكون. ولأن سيليكات الصوديوم المُنتَجة في البداية تتحلل مائيًا فورًا إلى حمض السيليسيك المائي وهيدروكسيد الصوديوم، فإن هيدروكسيد الصوديوم يُعاد توليده باستمرار ويُعدّ عاملًا مساعدًا فعالًا. [ 13 ] : 436، 438

يستخدم الجيش الفيروسليكون لإنتاج الهيدروجين بسرعة للبالونات باستخدام طريقة الفيروسليكون. قد يكون المولد صغيرًا بما يكفي لوضعه في شاحنة، ولا يتطلب سوى كمية قليلة من الطاقة الكهربائية، والمواد المستخدمة مستقرة وغير قابلة للاشتعال، ولا تُنتج الهيدروجين إلا بعد مزجها. [ 13 ]

يشير أحد التقارير إلى أن هذه الطريقة لإنتاج الهيدروجين لم تخضع لدراسة شاملة لمدة قرن تقريبًا على الرغم من إبلاغ الجيش الأمريكي عنها في بداية القرن العشرين. [ 2 ]

مراجع

  1. ^ رودولف فيشته. "السبائك الحديدية". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a10_305 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  2. 1 2 3 4 براك، بول؛ دان، ساندي إي؛ ويجايانثا، كي جي أوبول؛ أدكوك، بول؛ فوستر، سيمون (نوفمبر 2015). "حل قديم لمشكلة جديدة؟ توليد الهيدروجين من خلال تفاعل الفيروسليكون مع محاليل هيدروكسيد الصوديوم المائية" . علوم وهندسة الطاقة . 3 (6): 535-540 . Bibcode : 2015EneSE...3..535B . doi : 10.1002/ese3.94 . S2CID 54929253 . 
  3. ↑ فريق علوم المواد الدولي (2008). أنظمة مختارة من C-Cr-Fe إلى Co-Fe-S . سبرينغر. ص 22 (الشكل 2 - مخطط طور نظام Fe-Si). doi : 10.1007/978-3-540-74196-1_12 . ISBN  978-3-540-74193-0.
  4. ↑ يوان، دبليو جيه؛ لي، آر؛ شين، كيو؛ تشانغ، إل إم (أبريل 2007). "توصيف تقييم الذوبانية الصلبة للسيليكون في سبائك الحديد والسيليكون المتلبدة باستخدام تقنية DSC". توصيف المواد . 58 (4): 376-379 . doi : 10.1016/j.matchar.2006.06.003 .
  5. ↑ راميش سينغ (3 أكتوبر 2011). هندسة اللحام التطبيقية: العمليات، والرموز، والمعايير . إلسيفير. ص 38. ISBN  978-0-12-391916-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 ديسمبر 2011 .
  6. ↑ فيدوروف، باسل ت.؛ شيفيلد، أوليفر إي. (1966). "سيلفرايت" (ملف PDF) . موسوعة المتفجرات والمواد ذات الصلة . المجلد 3. ترسانة بيكاتيني، نيو جيرسي: قيادة البحث والتطوير التابعة للجيش الأمريكي TACOM، ARDEC. ص 322 – عبر مركز المعلومات التقنية الدفاعية .  
  7. ↑ وزارة الحرب، بريطانيا العظمى (1925). كتاب المواد المتفجرة المستخدمة في الخدمة (ملف PDF) . لندن: هودر وستوكتون. صفحة 79 – عبر صندوق RNZE الخيري (RNZE CT). 
  8. ↑ وزارة الحرب، بريطانيا العظمى (1929). كتاب الأسلحة الصغيرة. 1929. لندن، المملكة المتحدة: مكتب القرطاسية الملكية. ص 131 – عبر كتب جوجل . 
  9. ↑ هوغ، إيان ف. (1977). موسوعة أسلحة المشاة في الحرب العالمية الثانية . مدينة نيويورك: كرويل. ص 160. ISBN  978-0-690-01447-1– عبر أرشيف الإنترنت .
  10. ↑ روتمان، جوردون ل. (2015). القنبلة اليدوية ( نسخة إلكترونية بصيغة PDF). أكسفورد، المملكة المتحدة: دار نشر أوسبري. ص 14. ISBN   978-1-4728-0735-9– عبر كتب جوجل .
  11. ↑ بورغيس، أ.م. (يناير 2003). ألموند، ج.ك. (محرر). "الهيدروجين للمناطيد" . نشرة جمعية كليفلاند لعلم الآثار الصناعية . العدد 82. إيستون، ميدلزبره: جمعية كليفلاند لعلم الآثار الصناعية. TS6 9EH. مؤرشف من الأصل في 16 أكتوبر 2017 - عبر مؤسسة نيفيل شوت، www.nevilshute.org. 
  12. ↑ هارغيتاي، إستفان؛ هارغيتاي، ماغدونا (2000). العلم الصريح: محادثات مع كيميائيين مشهورين . لندن : ريفر إيدج، نيوجيرسي: مطبعة إمبريال كوليدج ؛ توزيع وورلد ساينتيفيك للنشر. ص 261. ISBN    1-86094-228-8.
  13. 1 2 ويفر، إي آر؛ بيري، دبليو إم؛ بونسون، في إل. عملية الفيروسليكون لإنتاج الهيدروجين (ملف PDF) (تقرير). مكتب المعايير (للجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية). الصفحات 436، 438. رقم 40.