En fullständig analys av egenskaperna, produktionsprocessen och applikationsfälten för metallisk kisel

I det stora landskapet i den moderna industrin,kiselmetallär som en lysande "industriell pärla". Med sin unika prestanda och breda tillämpning spelar den en viktig roll inom många områden. Oavsett om det är den snabba utvecklingen av den elektroniska informationsindustrin eller de innovativa genombrotten inom området ny energi, är de oskiljbara från stöd avmetallisk kisel.

Kiselmetall, även känd somindustrisilicon, är en enda metall som innehåller kisel (SI). Dess kemiska egenskaper är stabila och dess renhet är vanligtvis över 98%. Produkter av hög kvalitet kan till och med nå 99,99%.

Ur perspektivet av fysiska egenskaper, Silicon Metal har en silvergrå metallisk lyster och en hög hårdhet. Mohs -hårdheten är cirka 7, vilket liknar kvarts, vilket gör att den har god slitstyrka. Mältpunkten är så hög som 1414 grader, och dess kokpunkt är så hög som 3265 grader. Denna höga smältpunktskarakteristik gör det möjligt för metalliskt kisel att upprätthålla ett stabilt fysiskt tillstånd i en hög temperaturmiljö, vilket lägger grunden för sin tillämpning inom industriområdet högtemperatur.
När det gäller kemiska egenskaper, kiselmetall är kemiskt inaktiv vid rumstemperatur, olöslig i vatten, salpetersyra och saltsyra, men löslig i hydrofluorsyra och alkali -lösning. Under höga temperaturförhållanden kan metalliskt kisel reagera kemiskt med element såsom syre, kväve och kol för att producera olika silicider. I ståltillverkningsprocessen reagerar till exempel metalliskt kisel med syre för att producera kiseldioxid (SIO₂) och därigenom uppnå syftet med deoxidation. Dessa unika fysiska och kemiska egenskaper gör metalliskt kisel till ett oumbärligt basmaterial i många industriproduktioner. ​

Produktionen av kiselmetall är en komplex process med höga tekniska krav. Den nuvarande mainstream -produktionsprocessen är elektrisk ugnsmältning, och dess produktionsprocess innehåller huvudsakligen tre nyckellänkar: råmaterialberedning, elektrisk ugnsmältning, raffinering och gjutning.
​

(I) råvaruberedning

De viktigaste råvarorna för produktion av kiselmetall är kiseldioxid (SIO₂ -innehåll större än eller lika med 97%), kolhaltiga reducerande medel (såsom petroleumkoks, kol, bituminöst kol, etc.) och sågspån. Kiseldioxid är den viktigaste källan till kisel, och dess kvalitet påverkar direkt renheten hos kiselmetall; Kolhaltiga reducerande medel används för att minska kisel i kiseldioxid vid hög temperatur; Tillsatsen av trächips kan förbättra laddningens permeabilitet och främja reaktionens smidiga framsteg. I råvaruberedningsstadiet måste kiseldioxid krossas och screenas för att få dess storlek att uppfylla produktionskraven, och fukt, askinnehåll och andra indikatorer för det kolhaltiga reducerande medel styrs strikt för att säkerställa stabiliteten i efterföljande produktion. ​

(Ii) Elektrisk ugnsmältning

De beredda råvarorna blandas i en viss andel och läggs till den nedsänkta bågugnen. Submerged Arc Furnace är en motståndsbågsugn som matar in en stark ström genom elektroden för att generera hög temperatur (upp till 1800-2000 grad). Under miljö med hög temperatur reagerar kiseldioxid i kiseldioxid kemiskt med kolhaltigt reducerande medel: Sio₂ + 2 C=Si + 2 Co ↑, och kisel reduceras. I denna process måste temperaturen i ugnen, elektrodens läge och hastigheten för att tillsätta råvaror kontrolleras exakt för att säkerställa att reaktionen genomförs fullt ut och förbättrar utbytet och kvaliteten på metallisk kisel.

(Iii) raffinering och gjutning

Metallkisel som produceras från den elektriska ugnen innehåller en viss mängd föroreningar, såsom järn, aluminium, kalcium, etc. och måste förfinas. Vanliga raffineringsmetoder inkluderar syreblåsningsförfinering och kemisk raffinering, vilket kan minska föroreningsinnehållet i metallkisel och förbättra produktens renhet. Den raffinerade metallkisellösningen hälls i en specifik form för gjutning, och efter kylning och stelning bildar den en metallkiselgöt, som är klippt, förpackad och blir slutligen en produkt till salu. ​

Med de allt strängare miljöskyddskraven och kontinuerlig utveckling av teknik har vissa nya produktionsprocesser gradvis uppstått. Till exempel, användningen av ren energi för att ersätta traditionell fossil energi för smältning, användning av avancerad miljöskyddsutrustning för att minska föroreningsutsläppen i produktionsprocessen och optimering av produktionsprocesser för att förbättra energianvändningseffektiviteten, kommer dessa innovativa processer att främja metallkiselindustrin för att utvecklas i en grön och effektiv riktning. ​

Med sina unika egenskaper har metallkisel använts i stor utsträckning inom många områden och har blivit ett viktigt grundläggande material för att stödja utvecklingen av modern industri. ​

(I) Elektronisk informationsindustri

Inom den elektroniska informationsbranschen är kiselmetall kärnan råmaterial för tillverkning av halvledarkiselskivor. Halvledars kiselskivor är basmaterialet för elektroniska komponenter såsom integrerade kretsar och transistorer, och deras kvalitet påverkar direkt prestandan och tillförlitligheten för elektronisk utrustning. Genom en serie komplexa renings- och bearbetningsprocesser renas metallkisel till halvledarkvalitetsrenhet (över 99.9999999%) för att göra enkristall kiselstänger och sedan genom skivning, slipning, polering och andra processer, halvledars kiselskivor som uppfyller kraven produceras. Cirka 90% av halvledarenheter och 95% av integrerade kretsar i världen använder kiselskivor som basmaterial. Betydelsen av kiselindustri inom den elektroniska informationsbranschen är självklart.

(Ii) Aluminiumlegeringsindustrin

Industriell kisel är ett oumbärligt tillsatsmedel i produktionen av aluminiumlegeringar. Att lägga till en lämplig mängd kiselmetall till aluminiumlegeringarna kan förbättra legeringens styrka, hårdhet, slitmotstånd och korrosionsmotstånd. Till exempel har al-Si aluminiumlegeringar, som används ofta i biltillverkningsindustrin, goda gjutningsegenskaper och mekaniska egenskaper genom att tillsätta metallkisel och kan användas för att tillverka nyckelkomponenter som motorblock och hjul. Enligt statistik, för varje ton av aluminiumlegering som produceras, måste i genomsnitt 0. 1-0. 3 ton kisel metallisk måste läggas till. Med utvecklingen av den lätta trenden för bilar fortsätter efterfrågan på aluminiumlegeringar att öka, och marknadsutsikterna för metalliskt kisel i aluminiumlegeringsindustrin är mycket bred. ​

(Iii) Silikonindustri

Kisel är en typ av förening som innehåller kiselkolbindningar, som har utmärkt hög och låg temperaturmotstånd, vattentät, korrosionsbeständighet, elektrisk isolering och andra egenskaper. Det används ofta inom konstruktion, elektronik, textilier, medicinska och andra fält. Silikon är ett viktigt råmaterial för produktion av silikon. Den reagerar med metylklorid för att generera metylklorosilanmonomer och genomgår sedan hydrolys, polymerisation och andra processer för att producera olika silikonprodukter, såsom silikongummi, silikonolja, silikonharts, etc. i konstruktionsindustrin, silikontätningar är vidsträckt används för tätningsdörrar, fönster och gödningsväggar, vilket kan förebyggande av luftvattenslakning och luftfödda; Inom elektronikindustrin kan silikonpottlim användas för att skydda elektroniska komponenter och förbättra deras tillförlitlighet och livslängd. ​

(Iv) Fotovoltaisk industri

Med den ökande globala efterfrågan på ren energi har den fotovoltaiska industrin inlett en period av snabb utveckling. Metalliskt kisel är ett viktigt råmaterial för produktion av polykristallint kisel och monokristallina kiselceller. Solceller ger människor ren och förnybar energi genom att omvandla ljusenergi till elektrisk energi. I den fotovoltaiska industrikedjan renas metallisk kisel och förfinas för att göra hög renhet polykristallina kiselmaterial, som sedan bearbetas ytterligare till kiselgöt och kiselskivor och slutligen används för att tillverka solcellmoduler. Enligt International Renewable Energy Agency (IRENA) kommer den globala fotovoltaiska installerade kapaciteten att fortsätta växa under de närmaste åren, och efterfrågan på metallisk kisel i den fotovoltaiska industrin kommer också att öka avsevärt. ​

Silicon Metal har en viktig position i modern industri med sina unika egenskaper, komplexa produktionsprocesser och breda tillämpningsfält. Med den kontinuerliga utvecklingen av olika branscher och den kontinuerliga innovationen av teknik kommer marknadens efterfrågan på industriell kisel att fortsätta att expandera, och dess tillämpningsfält kommer också att utvidgas ytterligare.