Кремний
ермических печах углевосстановительным процессом. С.
с 10—26% Si (остальное Mn, Fe и примеси), получаемый из марганцевой руды,
марганцевого шлака и кварцита, используется при выплавке стали как
раскислитель и легирующая присадка, а также для выплавки ферромарганца с
пониженным содержанием углерода силикотермическим процессом. С. с 28—30% Si
(сырьём для которого служит специально получаемый высокомарганцевый
низкофосфористый шлак) применяется в производстве металлического марганца.
Силикохром
Силикохром, ферросиликохром, ферросплав, основные компоненты которого —
кремний и хром; выплавляется в рудно-термической печи углевосстановительным
процессом из кварцита и гранулированного передельного феррохрома или
хромовой руды. С. с 10—46% Si (остальное Cr, Fe и примеси) используется при
выплавке низколегированной стали, а также для получения феррохрома с
пониженным содержанием углерода силикотермическим процессом. С. с 43—55% Si
применяется в производстве безуглеродистого феррохрома и при выплавке
нержавеющей стали.
Сильхром
Сильхром (от лат. Silicium — кремний и Chromium — хром), общее название
группы жаростойких и жаропрочных сталей, легированных Cr (5—14%) и Si
(1—3%). В зависимости от требуемого уровня эксплуатационных свойств С.
дополнительно легируют Mo (до 0,9%) или Al (до 1,8%). С. устойчивы против
окисления на воздухе и в содержащих серу средах до 850—950 °С; применяются
главным образом для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания,
а также деталей котельных установок, колосников и др. При повышенных
механических нагрузках детали из С. надёжно работают в течение длительного
срока при температурах до 600—800 °С. В СССР выпускается С. марок 4Х9С2,
4X10C2M и др.
Кремния галогениды
Кремния галогениды, соединения кремния с галогенами. Известны К. г.
следующих типов (Х-галоген): SiX4, SiHnX4-n (галогенсиланы), SinX2n+2 и
смешанные галогениды, например SiClBr3. При обычных условиях SiF4 — газ,
SiCl4 и SiBr4 — жидкости (tпл — 68,8 и 5°С), SiI4 — твёрдое тело (tnл
124°С). Соединения SiX4 легко подвергаются гидролизу: SiX4+2H2O=SiO2+4HX;
на воздухе дымят вследствие образования очень мелких частиц SiO2;
тетрафторид кремния реагирует иначе: 3SiF4+2H2O=SiO2+2H2SiF6. Хлорсиланы
(SiHnX4-n), например SiHCl3 (получается действием газообразного HCl на Si),
при действии воды образуют полимерные соединения с прочной силоксановой
цепью Si—O—Si. Отличаясь большой реакционной способностью, хлорсиланы
служат исходными веществами для получения кремнийорганических соединений.
Соединения типа SinX2n+2, содержащие цепи атомов Si, при Х — хлор, дают
ряд, включая Si6Cl14 (tnл 320°С); остальные галогены образуют только Si2X6.
Получены соединения типов (SiX2) n и (SiX) n. Молекулы SiX2 и SiX
существуют при высокой температуре в виде газа и при резком охлаждении
(жидким азотом) образуют твёрдые полимерные вещества, нерастворимые в
обычных органических растворителях.
Тетрахлорид кремния SiCl4 используется при производстве смазочных масел,
электроизоляций, теплоносителей, гидрофобизирующих жидкостей и т. д.
Карбид кремния.
Кремния карбид, карборунд, SiC, соединение кремния с углеродом; один из
важнейших карбидов, применяемых в технике. В чистом виде К. к. — бесцветный
кристалл с алмазным блеском; технический продукт зелёного или сине-чёрного
цвета. К. к. существует в двух основных кристаллических модификациях —
гексагональной (a-SiC) и кубической (b-SiC), причём гексагональная является
«гигантской молекулой», построенной по принципу своеобразной структурно-
направленной полимеризации простых молекул. Слои из атомов углерода и
кремния в a-SiC размещены относительно друг друга по-разному, образуя много
структурных типов. Переход b-SiC в a-SiC происходит при температуре
2100—2300°С (обратный переход обычно не наблюдается). К. к. тугоплавок
(плавится с разложением при 2830°С), имеет исключительно высокую твёрдость
(микротвёрдость 33400 Мн/м2 или 3,34 тс/мм2), уступая только алмазу и бора
карбиду B4C; хрупок; плотность 3,2 г/см3. К. к. устойчив в различных
химических средах, в том числе при высоких температурах.
К. к. получают в электропечах при 2000—2200°С из смеси кварцевого песка
(51—55%), кокса (35—40%) с добавкой NaCI (I—5%) и древесных опилок (5—10%).
Благодаря высокой твёрдости, химической устойчивости и износостойкости К.
к. широко применяется как абразивный материал (при шлифовании), для резания
твёрдых материалов, точки инструментов, а также для изготовления различных
деталей химической и металлургической аппаратуры, работающей в сложных
условиях высоких температур. К. к., легированный различными примесями,
используется в технике полупроводников, особенно при повышенных
температурах. Интересно использование К. к. в электротехнике — для
изготовления нагревателей высокотемпературных электропечей сопротивления
(силитовые стержни), грозоразрядников для линий передачи электрического
тока, нелинейных сопротивлений, в составе электроизолирующих устройств и т.
д.
Кремния Диоксид
КРЕМНИЯ ДИОКСИД (кремнезем), SiO2, кристаллы. Наиболее распространенный
минерал — кварц; обычный песок — также кремния диоксид. Используют в
производстве стекла, фарфора, фаянса, бетона, кирпича, керамики, как
наполнитель резины, адсорбент в хроматографии, в электронике, акустооптике
и др. Кремнезёма минералы, ряд минеральных видов, представляющих собой
полиморфные модификации двуокиси кремния; устойчивы при определённых
интервалах температуры в зависимости от давления.
|Название | |Система |Давление, |Темпера-|Плотнос|
|минерала | | |ам* | |ть, |
| | | | |тура, °С|кг/м» |
|b-кристобали| |кубическая |1 |1728—147|2190 |
|т | | | |0 | |
|b-тридимит | |Гексагональ|1 |1470-870|2220 |
| | |ная | | | |
|a-кварц | |гексагональ|1 |870—573 |2530 |
| | |ная | | | |
|b-кварц | |тригональна|1 |ниже 573|2650 |
| | |я | | | |
|b1-тридимит | |гексагональ|1 |163-117 |ок. |
| | |ная | | |2260 |
|a-тридимит |метастабильны|ромбическая|1 |ниже 117|ок. |
| |й | | | |2260 |
|a-кристобали| |Тетрагональ|1 |ниже 200|2320 |
|т | |ная | | | |
|Коэсит |Метастабильны|моноклинная|35 тыс. |1700—500|2930 |
| |е при низких | | | | |
| |темпе- | | | | |
| |ратурах и | | | | |
| |давлениях | | | | |
|Стишовит | |тетрагональ|100—180 |1400—600|4350 |
| | |ная |тыс | | |
|Китит | |тетрагональ|350—1260 |585-380 |2500 |
| | |ная | | | |
* 1 am = 1 кгс/см2 @ 0,1 Мн/м2.
Основу кристаллической структуры К. м. составляет трёхмерный каркас,
построенный из соединяющихся через общие кислороды тетраэдров (5104).
Однако симметрия их расположения, плотность упаковки и взаимная
ориентировка различны, что отражается на симметрии кристаллов отдельных
минералов и их физических свойствах. Исключение представляет стишовит,
основу структуры которого составляют октаэдры (SiO6), образующие структуру,
подобную рутилу. Все К. м. (за исключением некоторых разновидностей кварца)
обычно бесцветны. Твердость по минералогической шкале различна: от 5,5 (a-
тридимит) до 8—8,5 (стишовит).
К. м. обычно встречаются в виде очень мелких зёрен, скрытокристаллических
волокнистых (a-кристобалит, т. н. люссатит) и иногда сфероидальных
образований. Реже — в виде кристалликов таблитчатого или пластинчатого
облика (тридимит), октаэдрического, дипирамидального (a- и b-кристобалит),
тонкоигольчатого (коэсит, стишовит). Большинство К. м. (кроме кварца) очень
редки и в условиях поверхностных зон земной коры неустойчивы.
Высокотемпературные модификации SiO2 — b-тридимит, b-кристобалит —
образуются в мелких пустотах молодых эффузивных пород (дациты, базальты,
липариты и др.). Низкотемпературный a-кристобалит, наряду с a-тридимитом,
является одной из составных частей агатов, халцедонов, опалов; отлагается
из горячих водных растворов, иногда из коллоидного SiO2. Стишовит и коэсит
встречены в песчаниках метеорного кратера Каньон Дьявола в Аризоне (США),
где они образовались за счёт кварца при мгновенном сверхвысоком давлении и
при повышении температуры во время падения метеорита. В природе также
встречаются: кварцевое стекло (т. н. лешательерит), обра
| |  скачать работу |
Кремний |
