En fullstendig analyse av egenskapene, produksjonsprosessen og anvendelsesfeltene til metallisk silisium

I det store landskapet i moderne industri,silisiummetaller som en skinnende "industriell perle". Med sin unike ytelse og brede applikasjon spiller den en viktig rolle på mange felt. Enten det er den raske utviklingen av den elektroniske informasjonsindustrien eller de innovative gjennombruddene innen ny energi, er de uatskillelige fra støtten tilMetallisk silisium.

Silisiummetall, også kjent somIndustrielt silisium, er et enkelt metall som inneholder silisium (SI). Dets kjemiske egenskaper er stabile, og renheten er vanligvis over 98%. Produkter av høy kvalitet kan til og med nå 99,99%.

Fra perspektivet til fysiske egenskaper, silisiummetall har en sølvgrå metallisk glans og en høy hardhet. Mohs -hardheten er omtrent 7, noe som ligner på kvarts, noe som gjør at den har god slitasje. Smeltepunktet er så høyt som 1414 grader, og kokepunktet er så høyt som 3265 grader. Denne høye smeltepunktkarakteristikken gjør at metallisk silisium kan opprettholde en stabil fysisk tilstand i et miljø med høyt temperatur, og legge grunnlaget for anvendelsen i industrifeltet med høy temperatur.
Når det gjelder kjemiske egenskaper, er silisiummetall kjemisk inaktivt ved romtemperatur, uoppløselig i vann, salpetersyre og saltsyre, men oppløselig i hydrofluorsyre og alkalioppløsning. Under høye temperaturforhold kan metallisk silisium reagere kjemisk med elementer som oksygen, nitrogen og karbon for å produsere forskjellige silisier. For eksempel reagerer metallisk silisium i stålproduksjonsprosessen med oksygen for å produsere silisiumdioksid (SiO₂), og oppnår dermed formålet med deoksidasjon. Disse unike fysiske og kjemiske egenskapene gjør metallisk silisium til et uunnværlig grunnmateriale i mange industriproduksjoner. ​

Produksjonen av silisiummetall er en kompleks prosess med høye tekniske krav. Den nåværende mainstream -produksjonsprosessen er elektrisk ovnsmelting, og dens produksjonsprosess inkluderer hovedsakelig tre viktige koblinger: råstoffforberedelse, smelte av elektrisk ovn, raffinering og støping.
​

(I) Forberedelse av råstoff

De viktigste råvarene for produksjon av silisiummetall er silika (sio₂ innhold større enn eller lik 97%), karbonholdige reduserende midler (som petroleumskoks, trekull, bituminøs kull, etc.) og sagflis. Silika er den viktigste kilden til silisium, og dens kvalitet påvirker direkte renhet av silisiummetall; Karbonholdig reduserende middel brukes til å redusere silisium i silika ved høy temperatur; Tilsetningen av flis kan forbedre permeabiliteten til ladningen og fremme reaksjonens glatte fremgang. I råstoffforberedelsesstadiet må silika knuses og vises for å få størrelsen til å oppfylle produksjonskravene, og fuktigheten, askeinnholdet og andre indikatorer på karbonholdig reduserende middel blir strengt kontrollert for å sikre stabiliteten i etterfølgende produksjon. ​

(Ii) Smelting av elektrisk ovn

De tilberedte råvarene blandes i en viss andel og legges til den nedsenkede lysbueovnen. Nedsenket lysbueovn er en motstandsbueovn som legger inn en sterk strøm gjennom elektroden for å generere høy temperatur (opp til 1800-2000 grad). Under miljø med høyt temperatur reagerer silisiumdioksid i silika kjemisk med karbonholdig reduksjonsmiddel: SiO₂ + 2 c=si + 2 co ↑, og silisium reduseres. I denne prosessen må temperaturen i ovnen, elektrodens plassering og hastigheten på tilsetning av råvarer kontrolleres nøyaktig for å sikre at reaksjonen blir utført fullt ut og forbedre utbyttet og kvaliteten på metallisk silisium.

(Iii) raffinering og støping

Metallsilisiumet produsert fra den elektriske ovnen inneholder en viss urenheter, for eksempel jern, aluminium, kalsium, etc., og må foredles. Vanlige raffineringsmetoder inkluderer raffinering av oksygenblåsing og kjemisk raffinering, noe som kan redusere urenhetsinnholdet i metallsilisium og forbedre renheten til produktet. Den raffinerte silisiumoppløsningen i metall helles i en spesifikk form for støping, og etter avkjøling og størkning danner den en metallsilisiumgot, som er kuttet, pakket og til slutt blir et produkt for salg. ​

Med de stadig strengere kravene til miljøvern og kontinuerlig utvikling av teknologi, har noen nye produksjonsprosesser gradvis dukket opp. For eksempel vil bruk av ren energi for å erstatte tradisjonell fossilt energi for smelte, bruk av avansert miljøvernutstyr for å redusere forurensningsutslipp i produksjonsprosessen, og optimalisering av produksjonsprosesser for å forbedre energiutnyttelseseffektiviteten, disse innovative prosessene fremme metallsilisiumindustrien for å utvikle seg i en grønn og effektiv retning. ​

Med sine unike egenskaper har metallsilisium blitt mye brukt på mange felt og har blitt et viktig grunnleggende materiale for å støtte utviklingen av moderne industri. ​

(I) Elektronisk informasjonsindustri

I den elektroniske informasjonsindustrien er silisiummetall kjernen råstoff for å produsere halvleder silisiumskiver. Halvleder silisiumskiver er de grunnleggende materialene for elektroniske komponenter som integrerte kretsløp og transistorer, og deres kvalitet påvirker direkte ytelsen og påliteligheten til elektronisk utstyr. Gjennom en serie komplekse rensing og prosesseringsprosesser blir metallsilisium renset til halvlederklasse renhet (over 99.9999999%) for å lage enkrystall silisiumstenger, og deretter gjennom skiver, sliping, polering og andre prosesser, halvleder silisonvafere som oppfyller kravene er produsert. Cirka 90% av halvlederenheter og 95% av integrerte kretsløp i verden bruker silisiumskiver som grunnleggende materialer. Betydningen av silisiumindustri i den elektroniske informasjonsindustrien er selvinnlysende.

(Ii) Aluminiumslegeringsindustri

Industrielt silisium er et uunnværlig tilsetningsstoff i produksjonen av aluminiumslegeringer. Å tilsette en passende mengde silisiummetall til aluminiumslegeringer kan forbedre styrken, hardheten, slitasje og korrosjonsbestandighet betydelig. For eksempel har Al-Si aluminiumslegeringer, som er mye brukt i bilindustrien, gode støpegenskaper og mekaniske egenskaper ved å tilsette metallsilisium, og kan brukes til å produsere nøkkelkomponenter som motorblokker og hjul. I henhold til statistikk, for hvert tonn med aluminiumslegering, må et gjennomsnitt på 0. 1-0. 3 tonn silisiummetallisk metallisk legges til. Med utviklingen av den lette trenden med biler, fortsetter etterspørselen etter aluminiumslegeringer å øke, og markedsmulighetene til metallisk silisium i aluminiumslegeringsindustrien er veldig brede. ​

(Iii) Silikonindustri

Silisium er en type forbindelse som inneholder silisium-karbonbindinger, som har utmerket høy og lav temperaturmotstand, vanntett, korrosjonsmotstand, elektrisk isolasjon og andre egenskaper. Det er mye brukt i konstruksjon, elektronikk, tekstiler, medisinske og andre felt. Silikon er et viktig råstoff for produksjon av silikon. Den reagerer med metylklorid for å generere metylklorosilanmonomer, og gjennomgår deretter hydrolyse, polymerisasjon og andre prosesser for å produsere forskjellige silikonprodukter, for eksempel silikongummi, silikonolje, silikonharpiks, etc. i konstruksjonen, silikonforsegling, er vidt på silikan, vinduer og gardinvinduin, silikonforsegling av silikon, som er mye brukt for å forsegle, og i konstruksjonen. I elektronikkindustrien kan silikonpottelim brukes til å beskytte elektroniske komponenter og forbedre deres pålitelighet og levetid. ​

(Iv) Potovoltaisk industri

Med den økende globale etterspørselen etter ren energi har den fotovoltaiske industrien innledet i en periode med rask utvikling. Metallisk silisium er et viktig råstoff for produksjon av polykrystallinsk silisium og monokrystallinsk silisiumsolceller. Solceller gir mennesker ren og fornybar energi ved å konvertere lysenergi til elektrisk energi. I den fotovoltaiske industrikjeden blir metallisk silisium renset og raffinert for å lage polykrystallinske silisiummaterialer med høy renhet, som deretter videre blir behandlet til silisiuminngaver og silisiumskiver, og til slutt brukes til å produsere solcellemoduler. I følge International Renewable Energy Agency (Irena) vil den globale fotovoltaiske installerte kapasiteten fortsette å vokse i løpet av de neste årene, og etterspørselen etter metallisk silisium i fotovoltaisk industri vil også øke betydelig. ​

Silisiummetall inntar en viktig posisjon i moderne industri med sine unike egenskaper, komplekse produksjonsprosesser og brede applikasjonsfelt. Med kontinuerlig utvikling av forskjellige bransjer og kontinuerlig innovasjon av teknologi, vil markedets etterspørsel etter industrielt silisium fortsette å utvide, og anvendelsesfeltene vil også bli utvidet ytterligere.