O analiză completă a caracteristicilor, a procesului de producție și a câmpurilor de aplicare ale siliciului metalic

În vastul peisaj al industriei moderne,Metal de siliciueste ca o „perlă industrială” strălucitoare. Cu performanța sa unică și aplicarea largă, joacă un rol vital în multe domenii. Fie că este vorba de dezvoltarea rapidă a industriei informaționale electronice sau a descoperirilor inovatoare în domeniul energiei noi, acestea sunt inseparabile de sprijinulSilicon metalic.

Metal de siliciu, cunoscut și sub numele deSilicon industrial, este un singur metal care conține siliciu (SI). Proprietățile sale chimice sunt stabile, iar puritatea sa este de obicei peste 98%. Produsele de înaltă calitate pot ajunge chiar la 99,99%.

Din perspectiva proprietăților fizice, metalul de siliciu are un luciu metalic gri-argintiu și o duritate ridicată. Duritatea MOHS este de aproximativ 7, ceea ce este similar cu cuarțul, ceea ce îl face să aibă o rezistență bună la uzură. Punctul său de topire este de până la 1414 grade, iar punctul său de fierbere este de până la 3265 grade. Această caracteristică a punctului de topire ridicat permite siliciului metalic să mențină o stare fizică stabilă într-un mediu de temperatură ridicată, punând baza pentru aplicarea sa în domeniul industrial la temperaturi ridicate.
În ceea ce privește proprietățile chimice, metalul de siliciu este inactiv chimic la temperatura camerei, insolubil în apă, acid azotic și acid clorhidric, dar solubil în acid hidrofluoric și soluție alcalină. În condiții de temperatură ridicată, siliconul metalic poate reacționa chimic cu elemente precum oxigen, azot și carbon pentru a produce diverse silicide. De exemplu, în procesul de realizare a oțelului, siliconul metalic reacționează cu oxigenul pentru a produce dioxid de siliciu (SIO₂), atingând astfel scopul dezoxidării. Aceste proprietăți fizice și chimice unice fac din siliciu metalic un material de bază indispensabil în multe producții industriale. ​

Producția de metal de siliciu este un proces complex, cu cerințe tehnice ridicate. Procesul actual de producție mainstream este topirea electrică a cuptorului, iar procesul său de producție include în principal trei legături cheie: pregătirea materiei prime, topirea electrică a cuptorului, rafinarea și turnarea.
​

(I) Pregătirea materiei prime

Principalele materii prime pentru producerea de metal de siliciu sunt silice (conținut de sio₂ mai mare sau egal cu 97%), agenți de reducere a carbonului (cum ar fi cocsul petrolier, cărbune, cărbune bituminos etc.) și rumeguș. Silica este principala sursă de siliciu, iar calitatea acesteia afectează în mod direct puritatea metalului de siliciu; Agentul de reducere carbonace este utilizat pentru a reduce siliciul în silice la temperaturi ridicate; Adăugarea de chipsuri de lemn poate îmbunătăți permeabilitatea încărcăturii și poate promova progresul lină al reacției. În etapa de preparare a materiilor prime, silica trebuie să fie zdrobită și ecranată pentru a face ca mărimea sa să îndeplinească cerințele de producție, iar umiditatea, conținutul de cenușă și alți indicatori ai agentului de reducere carbonace sunt controlate strict pentru a asigura stabilitatea producției ulterioare. ​

(Ii) topire a cuptorului electric

Materiile prime pregătite sunt amestecate într -o anumită proporție și adăugate la cuptorul cu arc scufundat. Cuptorul cu arc scufundat este un cuptor cu arc de rezistență care introduce un curent puternic prin electrod pentru a genera temperaturi ridicate (gradul de până la 1800-2000). În mediul de temperatură ridicată, dioxidul de siliciu în silice reacționează chimic cu agent de reducere carbonace: sio₂ + 2 c=si + 2 CO ↑, iar siliciul este redus. În acest proces, temperatura din cuptor, poziția electrodului și viteza de adăugare a materiilor prime trebuie controlate cu precizie pentru a se asigura că reacția este complet efectuată și pentru a îmbunătăți randamentul și calitatea siliconului metalic.

(Iii) rafinarea și turnarea

Siliciul metalic produs din cuptorul electric conține o anumită cantitate de impurități, cum ar fi fier, aluminiu, calciu etc. și trebuie rafinată. Metodele comune de rafinare includ rafinarea și rafinarea chimică a oxigenului, ceea ce poate reduce conținutul de impuritate în siliciu metalic și poate îmbunătăți puritatea produsului. Soluția rafinată de siliciu metalic este turnată într -o matriță specifică pentru turnare, iar după răcire și solidificare, formează un lingou de siliciu metalic, care este tăiat, ambalat și devine în sfârșit un produs de vânzare. ​

Cu cerințele din ce în ce mai stricte de protecție a mediului și avansarea continuă a tehnologiei, au apărut treptat unele noi procese de producție. De exemplu, utilizarea energiei curate pentru a înlocui energia fosilă tradițională pentru topire, utilizarea echipamentelor avansate de protecție a mediului pentru a reduce emisiile de poluanți în procesul de producție și optimizarea proceselor de producție pentru a îmbunătăți eficiența de utilizare a energiei, aceste procese inovatoare vor promova industria siliconului metalic pentru a se dezvolta într -o direcție verde și eficientă. ​

Cu proprietățile sale unice, siliciul metalic a fost utilizat pe scară largă în multe domenii și a devenit un material de bază important pentru a sprijini dezvoltarea industriei moderne. ​

(I) Industria informațiilor electronice

În industria informației electronice, metalul silicon este materie primă principală pentru fabricarea napolitanelor cu siliciu cu semiconductor. Plătirile cu siliciu cu semiconductor sunt materialele de bază pentru componente electronice, cum ar fi circuitele și tranzistoarele integrate, iar calitatea acestora afectează în mod direct performanța și fiabilitatea echipamentelor electronice. Printr-o serie de procese complexe de purificare și prelucrare, siliconul metalic este purificat pentru puritatea de grad semiconductor (peste 99.99999999%) pentru a face tije de siliciu cu un singur cristal, apoi prin feliere, măcinare, lustruire și alte procese, napolitane de silicon cu semiconductor care îndeplinesc cerințele. Aproximativ 90% din dispozitivele semiconductoare și 95% din circuitele integrate din lume folosesc napolitane de siliciu ca materiale de bază. Importanța industriei de siliciu în industria informației electronice este de la sine înțeles.

(Ii) Industria aliajului de aluminiu

Siliconul industrial este un aditiv indispensabil în producerea de aliaje de aluminiu. Adăugarea unei cantități adecvate de metal de siliciu la aliajele de aluminiu poate îmbunătăți semnificativ rezistența, duritatea, rezistența la uzură și rezistența la coroziune a aliajului. De exemplu, aliajele de aluminiu al-Si, care sunt utilizate pe scară largă în industria de fabricație a automobilelor, au proprietăți de turnare bune și proprietăți mecanice prin adăugarea de siliciu metalic și pot fi utilizate pentru fabricarea componentelor cheie, cum ar fi blocurile de motor și roți. Conform statisticilor, pentru fiecare tonă de aliaj de aluminiu produs, o medie de 0. 1-0. 3 tone de siliciu metalic trebuie adăugat. Odată cu dezvoltarea tendinței ușoare a automobilelor, cererea de aliaje de aluminiu continuă să crească, iar perspectivele de piață ale siliciului metalic în industria aliajului de aluminiu sunt foarte largi. ​

(Iii) Industria siliconului

Siliconul este un tip de compus care conține legături de siliciu-carbon, care are o rezistență excelentă la temperatură ridicată și scăzută, rezistență la apă, rezistență la coroziune, izolare electrică și alte proprietăți. Este utilizat pe scară largă în construcții, electronice, textile, medicale și alte domenii. Siliconul este o materie primă importantă pentru producerea de silicon. Reactă cu clorură de metil pentru a genera monomer de metilclorosilan, apoi suferă hidroliză, polimerizare și alte procese pentru a produce diverse produse din silicon, cum ar fi cauciucul siliconic, uleiul de silicon, rășina de silicon, etc. În industria construcțiilor, etanșarea siliconică sunt utilizate pe scară largă pentru ușile de silibri, ferestrele și pereții de perdea; În industria electronică, lipiciul de potting din silicon poate fi utilizat pentru a proteja componentele electronice și pentru a -și îmbunătăți fiabilitatea și durata de viață. ​

(Iv) Industria fotovoltaică

Odată cu creșterea cererii globale de energie curată, industria fotovoltaică a lansat într -o perioadă de dezvoltare rapidă. Siliconul metalic este o materie primă importantă pentru producerea de siliciu policristalin și celule solare de siliciu monocristalin. Celulele solare oferă oamenilor energie curată și regenerabilă prin transformarea energiei ușoare în energie electrică. În lanțul industriei fotovoltaice, siliciul metalic este purificat și rafinat pentru a face materiale de siliciu policristalin de înaltă puritate, care sunt apoi prelucrate în continuare în lingouri de siliciu și napolitane de siliciu și, în sfârșit, utilizate pentru fabricarea modulelor de celule solare. Potrivit Agenției Internaționale de Energie Regenerabilă (IRENA), capacitatea de instalare fotovoltaică globală va continua să crească în următorii câțiva ani, iar cererea de siliciu metalic în industria fotovoltaică va crește semnificativ. ​

Silicon Metal ocupă o poziție importantă în industria modernă, cu caracteristicile sale unice, procesul de producție complex și câmpurile de aplicare largă. Odată cu dezvoltarea continuă a diferitelor industrii și inovația continuă a tehnologiei, cererea de piață pentru siliciu industrial va continua să se extindă, iar domeniile sale de aplicare vor fi, de asemenea, extinse.