工業(yè)硅簡介
硅是自然界中分布最廣的元素之一,地殼中約含26.3%,僅次于氧元素,是介于金屬和非金屬之間的半金屬。硅晶體結(jié)構(gòu)決定了硅的物理化學(xué)性質(zhì),硅具有與金剛石相似的正四面體穩(wěn)定結(jié)構(gòu),硅原子之間通過共價鍵連接,因此硅具有硬度大,熔沸點高等性質(zhì)。
在光伏行業(yè)中,工業(yè)硅是制造多晶硅等材料的主要原料;工業(yè)硅還是有機(jī)硅的最主要原料,用于生產(chǎn)硅烷、硅酮、硅油等產(chǎn)品;在合金行業(yè)中,工業(yè)硅主要是作為非鐵基合金的添加劑,將硅加入到某些有色金屬中時,能提高基體金屬的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,有時還能增強(qiáng)基體的鑄造性能和焊接性能;工業(yè)硅作為脫氧劑可除去金屬熔體中的溶氧;硅單質(zhì)作合金劑可提高鋼和某些合金的強(qiáng)度和耐蝕性,在鑄鐵中添加適量硅以制造高硅鐵合金,可顯著增強(qiáng)鑄鐵對多種化學(xué)試劑的抗腐蝕能力。
工業(yè)硅也稱金屬硅或結(jié)晶硅,是重要的工業(yè)材料,廣泛應(yīng)用于冶金、化工、機(jī)械、電器、航空、船舶、能源等領(lǐng)域。金屬硅是由硅石和碳質(zhì)還原劑在礦熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年來,含Si量99.99%的也列在金屬硅內(nèi)),其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。因其用途不同而劃分為多種規(guī)格,按照金屬硅中鐵、鋁、鈣的含量,可把金屬硅分為553、441等不同的牌號。工業(yè)硅主要用作冶金產(chǎn)品的合金劑、脫氧劑、還原劑及化工原料。工業(yè)硅的下游主要是多晶硅、鋁合金和有機(jī)硅,分別占比為30.28%、26.82%和38.03%。
工業(yè)硅是以硅石(石英砂)為原料,以碳質(zhì)材料為還原劑,通過在電弧爐中熔煉獲得。常用的還原劑主要有木炭、石油焦、煤等,它們可以將金屬硅從硅石中還原出來。硅石與還原劑在爐內(nèi)高溫環(huán)境下發(fā)生還原化學(xué)反應(yīng)。
三、生產(chǎn)流程
將原料硅石經(jīng)過洗選、篩分并干燥后,根據(jù)所用還原劑的種類,分別按不同的比例配料,用計算機(jī)程序控制各料比例,進(jìn)行混勻,進(jìn)入電爐內(nèi);自動化程度高和規(guī)?;募恿线^程是連續(xù)進(jìn)行的。在電極上通往電流,加熱顱內(nèi)的物料,其液相線在1410℃以上,煉制需要達(dá)到 1800 攝氏度以上的高溫,硅在顱內(nèi)被還原出來,并呈液態(tài),通過出硅口放出并鑄成硅錠,經(jīng)過破碎、包裝成工業(yè)硅粉銷售。
在工業(yè)硅的生產(chǎn)中,硅所發(fā)生的還原式為:
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工業(yè)硅(又稱金屬硅、結(jié)晶硅)是以硅石(主要成分為SiO?)和碳質(zhì)還原劑(如焦炭、石油焦、木炭)為原料,在高溫電弧爐中通過還原反應(yīng)制得的高純度硅產(chǎn)品,其名義硅含量≥98.7%
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