Произврдство в доменой печи и сплавы

1 1 Общая часть 1.1 Свойства ведущего элемента, область применения Кремний занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Это второй элемент IV главной группы, серо-стального или черного цвета с металлическим блеском, твердый и хрупкий. Электронная структура его 1S22S22p63S23p2. Элементарный кристалл кремния представляет собой куб с ребром длиной 0,5417 нм. В соединениях

с неметаллами кремний проявляет преимущественно положительные валентности 4 и 2. Кремний образует соединения почти со всеми металлами и проявляет отрицательную валентность 4. Кремний имеет следующие основные физико-химические свойства: атомную массу 28,08; плотность 2,33 г/см3; температуру плавления 1683 К; температуру кипения 2953 К; Упругость пара над жидким кремнием описывается уравнением, Па: lg Psi = 9,017 – 16260 / Т По электрическим

свойствам кремний относится к полу­проводникам. С кислородом кремний образует кремнезем SiO2, температура плавления которого 1710ºС. Кремнезем имеет несколько модификаций: кварц α и β, кристобаллит α и β, тридимит α, β и γ и кремнеземистое стекло. Теплота образования одного моля SiO2: по реакции Si(T) + O2(г)= SiO2(α-кварц); Δ H º = - 872,1 кДж и для этой реакции Δ G º298 - 1690·К = - 883500 – 12,5·Т·Lg(Т) + 218,7 Дж/моль Кремний с кислородом может образовывать

также моноокись SiO2. Теплота образования газообразного оксида SiO2 составляет (- 89,45) - (- 91,96) кДж/моль, а энтропия равна S º298 = 211,5 Дж/(моль·К). Зависимость изменения свободной энергии образования газообразного оксида SiO2 от температуры имеет вид для реакции Siж + 0,5 О2 = SiO2; Δ G ºТ = - 163217 - 42,62·Т Дж/моль С углеродом кремний образует карбид SiC, температура плавления которого выше 2700ºС. Теплота образования карбида составляет 62,8 кДж/моль.

Энтропия SiC составляет 16,5 Дж/(к·моль) [2, 3, 6]. 1.2 Свойства и назначение сплава Ферросилиций – сплав кремния с железом и применяется как раскислитель и легирующая добавка при выплавке стали. Поэтому с железом кремний сплавляется в любых соотношениях (рис. 2.1) и образует ряд силицидов – Fe2Si3, FeSi, FeSi2, Fe3Si2 и др., из которых наиболее прочным является FeSi, его температура плавления 1410ºС и Δ H º273 = - 80,38 кДж/моль. Система Fe–Si. Принятая