फेरोसिलिकॉन: Difference between revisions
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[[File:Ferrosilicon.JPG|thumb|250px|फेरोसिलिकॉन मिश्र धातु]]फेरो[[सिलिकॉन]] [[फेरोलॉय]]ल और सिलिकॉन है जिसमें 15-90% वजन के साथ विशिष्ट सिलिकॉन सामग्री होती है। इसमें आयरन [[सिलिसाइड]]्का | [[File:Ferrosilicon.JPG|thumb|250px|फेरोसिलिकॉन मिश्र धातु]]'''फेरो[[सिलिकॉन]]''' [[फेरोलॉय]]ल और सिलिकॉन है जिसमें 15-90% वजन के साथ विशिष्ट सिलिकॉन सामग्री होती है। इसमें आयरन [[सिलिसाइड]] ्का उच्च अनुपात होता है।<ref name=Ullmann>{{Ullmann |author=Rudolf Fichte |title=Ferroalloys |doi=10.1002/14356007.a10_305}}</ref> | ||
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लोहे की उपस्थिति में [[कोक (ईंधन)]] के साथ [[सिलिका]] या [[रेत]] की कमी से फेरोसिलिकॉन का उत्पादन होता है। आयरन के विशिष्ट स्रोत [[लोहे का चूरा करना]] या [[ मिल स्केल ]] हैं। लगभग 15% तक सिलिकॉन सामग्री वाले फेरोसिलिकॉन एसिड [[ आग की ईंट ]] | लोहे की उपस्थिति में [[कोक (ईंधन)]] के साथ [[सिलिका]] या [[रेत]] की कमी से फेरोसिलिकॉन का उत्पादन होता है। आयरन के विशिष्ट स्रोत [[लोहे का चूरा करना]] या [[ मिल स्केल |मिल स्केल]] हैं। लगभग 15% तक सिलिकॉन सामग्री वाले फेरोसिलिकॉन एसिड [[ आग की ईंट |आग की ईंट]] के साथ पंक्तिबद्ध [[ वात भट्टी |वात भट्टी]] में बनाए जाते हैं।<ref name=":0">{{Cite journal |last1=Brack |first1=Paul |last2=Dann |first2=Sandie E. |last3=Wijayantha |first3=K. G. Upul |last4=Adcock |first4=Paul |last5=Foster |first5=Simon |date=November 2015 |title=An old solution to a new problem? Hydrogen generation by the reaction of ferrosilicon with aqueous sodium hydroxide solutions |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ese3.94 |journal=Energy Science & Engineering |language=en |volume=3 |issue=6 |pages=535–540 |doi=10.1002/ese3.94|s2cid=54929253 |doi-access=free }}</ref> | ||
उच्च सिलिकॉन सामग्री वाले फेरोसिलिकॉन को [[इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस]] में बनाया जाता है।<ref name=":0" /> बाजार में सामान्य फॉर्मूलेशन 15%, 45%, 75% और 90% सिलिकॉन के साथ फेरोसिलिकॉन हैं। और शेष लोहा है, जिसमें लगभग 2% एल्यूमीनियम और कैल्शियम जैसे अन्य तत्व सम्मिलित | उच्च सिलिकॉन सामग्री वाले फेरोसिलिकॉन को [[इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस]] में बनाया जाता है।<ref name=":0" /> बाजार में सामान्य फॉर्मूलेशन 15%, 45%, 75% और 90% सिलिकॉन के साथ फेरोसिलिकॉन हैं। और शेष लोहा है, जिसमें लगभग 2% एल्यूमीनियम और कैल्शियम जैसे अन्य तत्व सम्मिलित हैं। [[ सिलिकन कार्बाइड |सिलिकन कार्बाइड]] के निर्माण को रोकने के लिए सिलिका की अधिकता का उपयोग किया जाता है। [[माइक्रोसिलिका]] एक उपयोगी उपोत्पाद है। | ||
खनिज [[perryite|पेराइट]] फेरोसिलिकॉन के समान है, इसकी संरचना Fe<sub>5</sub>Si<sub>2</sub> के साथ | खनिज [[perryite|पेराइट]] फेरोसिलिकॉन के समान है, इसकी संरचना Fe<sub>5</sub>Si<sub>2</sub> के साथ और पानी के संपर्क में, फेरोसिलिकॉन धीरे-धीरे [[हाइड्रोजन]] का उत्पादन कर सकता है। प्रतिक्रिया, जो आधार की उपस्थिति में त्वरित होती है, [[हाइड्रोजन उत्पादन]] के लिए उपयोग की जाती है। फेरोसिलिकॉन का गलनांक और [[घनत्व]] इसकी सिलिकॉन सामग्री पर निर्भर करता है, दो लगभग-यूटेक्टिक क्षेत्रों के साथ, Fe<sub>2</sub>Si के पास और दूसरा फैलाव FeSi<sub>2</sub>-FeSi<sub>3</sub> रचना रेंज है। | ||
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|+ फेरोसिलिकॉन के भौतिक गुण<ref>{{cite book|author1=Materials Science and International Team|title=Selected Systems from C-Cr-Fe to Co-Fe-S|url=https://books.google.com/books?id=oWBXpBLjxi4C|access-date=25 December 2011|year=2008|publisher=Springer|isbn=978-3-540-74193-0|doi=10.1007/978-3-540-74196-1_12|page=22 (Fig. 2 – Phase diagram of the Fe-Si system)}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Yuan|first1=W.J.|last2=Li|first2=R.|last3=Shen|first3=Q.|last4=Zhang|first4=L.M.|title=Characterization of the evaluation of the solid solubility of Si in sintered Fe–Si alloys using DSC technique|journal=Materials Characterization|date=April 2007|volume=58|issue=4|pages=376–379|doi=10.1016/j.matchar.2006.06.003}}</ref> | |+ फेरोसिलिकॉन के भौतिक गुण<ref>{{cite book|author1=Materials Science and International Team|title=Selected Systems from C-Cr-Fe to Co-Fe-S|url=https://books.google.com/books?id=oWBXpBLjxi4C|access-date=25 December 2011|year=2008|publisher=Springer|isbn=978-3-540-74193-0|doi=10.1007/978-3-540-74196-1_12|page=22 (Fig. 2 – Phase diagram of the Fe-Si system)}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Yuan|first1=W.J.|last2=Li|first2=R.|last3=Shen|first3=Q.|last4=Zhang|first4=L.M.|title=Characterization of the evaluation of the solid solubility of Si in sintered Fe–Si alloys using DSC technique|journal=Materials Characterization|date=April 2007|volume=58|issue=4|pages=376–379|doi=10.1016/j.matchar.2006.06.003}}</ref> | ||
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== उपयोग == | == उपयोग == | ||
फेरोसिलिकॉन का उपयोग सिलिकॉन के स्रोत के रूप में उनके आक्साइड से धातुओं को कम करने और स्टील और अन्य लौह मिश्र धातुओं को डीऑक्सीडाइज़ करने के लिए किया जाता है। यह पिघले हुए स्टील से [[कार्बन]] के हानि | फेरोसिलिकॉन का उपयोग सिलिकॉन के स्रोत के रूप में उनके आक्साइड से धातुओं को कम करने और स्टील और अन्य लौह मिश्र धातुओं को डीऑक्सीडाइज़ करने के लिए किया जाता है। यह पिघले हुए स्टील से [[कार्बन]] के हानि को रोकता है (तथाकथित गर्मी को अवरुद्ध करता है); [[फेरोमैंगनीज]], [[दर्पण लोहा]], कैल्शियम सिलीसाइड (बहुविकल्पी), और कई अन्य सामग्रियों का उपयोग उसी उद्देश्य के लिए किया जाता है।<ref>{{cite book|author=Ramesh Singh|title=Applied Welding Engineering: Processes, Codes, and Standards|url=https://books.google.com/books?id=6KQ7OOOaKL8C&pg=PA38|access-date=25 December 2011|date=3 October 2011|publisher=Elsevier|isbn=978-0-12-391916-8|pages=38–}}</ref> इसका उपयोग अन्य लोह-मिश्र धातु बनाने के लिए किया जा सकता है। फेरोसिलिकॉन का उपयोग सिलिकॉन, संक्षारण प्रतिरोधी और उच्च तापमान प्रतिरोधी लौह सिलिकॉन मिश्र धातुओं और [[ बिजली का रेल का इंजन |बिजली का रेल का इंजन]] ्और [[ट्रांसफार्मर]] कोर के लिए [[सिलिकॉन स्टील]] के निर्माण के लिए भी किया जाता है। [[कच्चा लोहा]] के निर्माण में, [[ग्रेफाइट]] इजेशन में तेजी लाने के लिए आयरन के इनोक्यूलेशन के लिए फेरोसिलिकॉन का उपयोग किया जाता है। [[चाप वेल्डिंग]] में, कुछ इलेक्ट्रोड कोटिंग्स में फेरोसिलिकॉन पाया जा सकता है। | ||
फेरोसिलिकॉन तन्य लौह के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले [ | फेरोसिलिकॉन तन्य लौह के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले [<nowiki/>[[मैगनीशियम]] फेरोसिलिकॉन] (एमजीएफईएसआई) जैसे [[prealloy|प्रीलोय्स]] के निर्माण का आधार है। MgFeSi में 3-42% मैग्नीशियम और [[दुर्लभ-पृथ्वी धातु]]ओं की थोड़ी मात्रा होती है। फेरोसिलिकॉन सिलिकॉन की प्रारंभिक सामग्री को नियंत्रित करने के लिए लोहे को डालने के लिए योज्य के रूप में भी महत्वपूर्ण है। | ||
मैग्नीशियम फेरोसिलिकॉन नोड्यूल्स के निर्माण में सहायक होता है, जो [[नमनीय लोहे]] को इसकी लचीली संपत्ति देता है। ग्रे कास्ट आयरन के विपरीत, जो ग्रेफाइट फ्लेक्स बनाता है, डक्टाइल आयरन में ग्रेफाइट नोड्यूल या छिद्र होते हैं, जो क्रैकिंग को और अधिक कठिन बना देते हैं। | मैग्नीशियम फेरोसिलिकॉन नोड्यूल्स के निर्माण में सहायक होता है, जो [[नमनीय लोहे]] को इसकी लचीली संपत्ति देता है। ग्रे कास्ट आयरन के विपरीत, जो ग्रेफाइट फ्लेक्स बनाता है, डक्टाइल आयरन में ग्रेफाइट नोड्यूल या छिद्र होते हैं, जो क्रैकिंग को और अधिक कठिन बना देते हैं। | ||
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[[हाइड्रोजन क्लोराइड]] के साथ उच्च-सिलिकॉन फेरोसिलिकॉन का उपचार [[ trichlorosilane | ट्राइक्लोरोसिलेन]] के औद्योगिक संश्लेषण का आधार है। | [[हाइड्रोजन क्लोराइड]] के साथ उच्च-सिलिकॉन फेरोसिलिकॉन का उपचार [[ trichlorosilane |ट्राइक्लोरोसिलेन]] के औद्योगिक संश्लेषण का आधार है। | ||
[[विद्युत ट्रांसफार्मर]] के चुंबकीय सर्किट के लिए शीट के निर्माण में फेरोसिलिकॉन का उपयोग 3-3.5% के अनुपात में भी किया जाता है। | [[विद्युत ट्रांसफार्मर]] के चुंबकीय सर्किट के लिए शीट के निर्माण में फेरोसिलिकॉन का उपयोग 3-3.5% के अनुपात में भी किया जाता है। | ||
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: 2NaOH +Si | : 2NaOH +Si +H<sub>2</sub>O → 2Na<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub> + 2H<sub>2</sub> | ||
फेरोसिलिकॉन का उपयोग सेना द्वारा फेरोसिलिकॉन विधि द्वारा बैलून (विमान) के लिए जल्दी से हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। ट्रक में फिट होने के लिए जनरेटर काफी छोटा हो सकता है और केवल थोड़ी मात्रा में विद्युत शक्ति की आवश्यकता होती है, सामग्री स्थिर होती है और ज्वलनशील नहीं होती है, और वे मिश्रित होने तक हाइड्रोजन उत्पन्न नहीं करते हैं।<ref>[https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19930091069/downloads/19930091069.pdf Report No 40: The ferrosilicon process for the generation of hydrogen]</ref> | फेरोसिलिकॉन का उपयोग सेना द्वारा फेरोसिलिकॉन विधि द्वारा बैलून (विमान) के लिए जल्दी से हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। ट्रक में फिट होने के लिए जनरेटर काफी छोटा हो सकता है और केवल थोड़ी मात्रा में विद्युत शक्ति की आवश्यकता होती है, सामग्री स्थिर होती है और ज्वलनशील नहीं होती है, और वे मिश्रित होने तक हाइड्रोजन उत्पन्न नहीं करते हैं।<ref>[https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19930091069/downloads/19930091069.pdf Report No 40: The ferrosilicon process for the generation of hydrogen]</ref> | ||
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Latest revision as of 10:31, 25 September 2023
फेरोसिलिकॉन फेरोलॉयल और सिलिकॉन है जिसमें 15-90% वजन के साथ विशिष्ट सिलिकॉन सामग्री होती है। इसमें आयरन सिलिसाइड ्का उच्च अनुपात होता है।[1]
उत्पादन और प्रतिक्रियाएं
लोहे की उपस्थिति में कोक (ईंधन) के साथ सिलिका या रेत की कमी से फेरोसिलिकॉन का उत्पादन होता है। आयरन के विशिष्ट स्रोत लोहे का चूरा करना या मिल स्केल हैं। लगभग 15% तक सिलिकॉन सामग्री वाले फेरोसिलिकॉन एसिड आग की ईंट के साथ पंक्तिबद्ध वात भट्टी में बनाए जाते हैं।[2]
उच्च सिलिकॉन सामग्री वाले फेरोसिलिकॉन को इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में बनाया जाता है।[2] बाजार में सामान्य फॉर्मूलेशन 15%, 45%, 75% और 90% सिलिकॉन के साथ फेरोसिलिकॉन हैं। और शेष लोहा है, जिसमें लगभग 2% एल्यूमीनियम और कैल्शियम जैसे अन्य तत्व सम्मिलित हैं। सिलिकन कार्बाइड के निर्माण को रोकने के लिए सिलिका की अधिकता का उपयोग किया जाता है। माइक्रोसिलिका एक उपयोगी उपोत्पाद है।
खनिज पेराइट फेरोसिलिकॉन के समान है, इसकी संरचना Fe5Si2 के साथ और पानी के संपर्क में, फेरोसिलिकॉन धीरे-धीरे हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकता है। प्रतिक्रिया, जो आधार की उपस्थिति में त्वरित होती है, हाइड्रोजन उत्पादन के लिए उपयोग की जाती है। फेरोसिलिकॉन का गलनांक और घनत्व इसकी सिलिकॉन सामग्री पर निर्भर करता है, दो लगभग-यूटेक्टिक क्षेत्रों के साथ, Fe2Si के पास और दूसरा फैलाव FeSi2-FeSi3 रचना रेंज है।
फेरोसिलिकॉन के भौतिक गुण[3][4] एसआई सामूहिक अंश (%) 0 20 35 50 60 80 100 सोलिडस बिंदु (°C) 1538 1200 1203 1212 1207 1207 1414 लिक्विडस बिंदु (°C) 1538 1212 1410 1220 1230 1360 1414 घनत्व (ग्राम/सेंटीमीटर3) 7.87 6.76 5.65 5.1 4.27 3.44 2.33
उपयोग
फेरोसिलिकॉन का उपयोग सिलिकॉन के स्रोत के रूप में उनके आक्साइड से धातुओं को कम करने और स्टील और अन्य लौह मिश्र धातुओं को डीऑक्सीडाइज़ करने के लिए किया जाता है। यह पिघले हुए स्टील से कार्बन के हानि को रोकता है (तथाकथित गर्मी को अवरुद्ध करता है); फेरोमैंगनीज, दर्पण लोहा, कैल्शियम सिलीसाइड (बहुविकल्पी), और कई अन्य सामग्रियों का उपयोग उसी उद्देश्य के लिए किया जाता है।[5] इसका उपयोग अन्य लोह-मिश्र धातु बनाने के लिए किया जा सकता है। फेरोसिलिकॉन का उपयोग सिलिकॉन, संक्षारण प्रतिरोधी और उच्च तापमान प्रतिरोधी लौह सिलिकॉन मिश्र धातुओं और बिजली का रेल का इंजन ्और ट्रांसफार्मर कोर के लिए सिलिकॉन स्टील के निर्माण के लिए भी किया जाता है। कच्चा लोहा के निर्माण में, ग्रेफाइट इजेशन में तेजी लाने के लिए आयरन के इनोक्यूलेशन के लिए फेरोसिलिकॉन का उपयोग किया जाता है। चाप वेल्डिंग में, कुछ इलेक्ट्रोड कोटिंग्स में फेरोसिलिकॉन पाया जा सकता है।
फेरोसिलिकॉन तन्य लौह के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले [मैगनीशियम फेरोसिलिकॉन] (एमजीएफईएसआई) जैसे प्रीलोय्स के निर्माण का आधार है। MgFeSi में 3-42% मैग्नीशियम और दुर्लभ-पृथ्वी धातुओं की थोड़ी मात्रा होती है। फेरोसिलिकॉन सिलिकॉन की प्रारंभिक सामग्री को नियंत्रित करने के लिए लोहे को डालने के लिए योज्य के रूप में भी महत्वपूर्ण है।
मैग्नीशियम फेरोसिलिकॉन नोड्यूल्स के निर्माण में सहायक होता है, जो नमनीय लोहे को इसकी लचीली संपत्ति देता है। ग्रे कास्ट आयरन के विपरीत, जो ग्रेफाइट फ्लेक्स बनाता है, डक्टाइल आयरन में ग्रेफाइट नोड्यूल या छिद्र होते हैं, जो क्रैकिंग को और अधिक कठिन बना देते हैं।
डोलोमाइट (खनिज) से मैग्नीशियम बनाने के लिए पिजन प्रक्रिया में फेरोसिलिकॉन का भी उपयोग किया जाता है।
सिलनेस
हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ उच्च-सिलिकॉन फेरोसिलिकॉन का उपचार ट्राइक्लोरोसिलेन के औद्योगिक संश्लेषण का आधार है।
विद्युत ट्रांसफार्मर के चुंबकीय सर्किट के लिए शीट के निर्माण में फेरोसिलिकॉन का उपयोग 3-3.5% के अनुपात में भी किया जाता है।
हाइड्रोजन उत्पादन
प्रथम विश्व युद्ध के बाद से यह विधि उपयोग में रही है। इससे पहले, गर्म लोहे के ऊपर से गुजरने वाली भाप पर निर्भर हाइड्रोजन उत्पादन की प्रक्रिया और शुद्धता को नियंत्रित करना कठिन था।[6] रासायनिक प्रतिक्रिया में सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH), फेरोसिलिकॉन और पानी (H2o). सिलिकॉल प्रक्रिया में, भारी स्टील दबाव पोत सोडियम हाइड्रॉक्साइड और फेरोसिलिकॉन से भरा होता है, और बंद होने पर, नियंत्रित मात्रा में पानी डाला जाता है; हाइड्रॉक्साइड के घुलने से मिश्रण लगभग गर्म हो जाता है 200 °F (93 °C) और प्रतिक्रिया प्रारंभ करता है; सोडियम सिलिकेट, हाइड्रोजन और भाप का उत्पादन होता है।[7] माना जाता है कि प्रक्रिया की समग्र प्रतिक्रिया इस प्रकार है:[2][note 1]
- 2NaOH +Si +H2O → 2Na2SiO3 + 2H2
फेरोसिलिकॉन का उपयोग सेना द्वारा फेरोसिलिकॉन विधि द्वारा बैलून (विमान) के लिए जल्दी से हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। ट्रक में फिट होने के लिए जनरेटर काफी छोटा हो सकता है और केवल थोड़ी मात्रा में विद्युत शक्ति की आवश्यकता होती है, सामग्री स्थिर होती है और ज्वलनशील नहीं होती है, और वे मिश्रित होने तक हाइड्रोजन उत्पन्न नहीं करते हैं।[8]
रिपोर्ट में कहा गया है कि 20वीं शताब्दी की प्रारंभ में अमेरिकी सेना द्वारा रिपोर्ट किए जाने के अतिरिक्त हाइड्रोजन उत्पादन की इस पद्धति की पूरी तरह से जांच नहीं की गई थी।[2]
फुटनोट्स
- ↑ The iron is intentionally omitted
संदर्भ
- ↑ Rudolf Fichte. "Ferroalloys". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a10_305.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 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 (in English). 3 (6): 535–540. doi:10.1002/ese3.94. S2CID 54929253.
- ↑ Materials Science and International Team (2008). Selected Systems from C-Cr-Fe to Co-Fe-S. Springer. p. 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. Retrieved 25 December 2011.
- ↑ 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.
- ↑ Ramesh Singh (3 October 2011). Applied Welding Engineering: Processes, Codes, and Standards. Elsevier. pp. 38–. ISBN 978-0-12-391916-8. Retrieved 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
अग्रिम पठन
- 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. Retrieved 2009-04-24.
