工业硅简介
硅是自然界中分布最广的元素之一,地壳中约含26.3%,仅次于氧元素,是介于金属和非金属之间的半金属。硅晶体结构决定了硅的物理化学性质,硅具有与金刚石相似的正四面体稳定结构,硅原子之间通过共价键连接,因此硅具有硬度大,熔沸点高等性质。
在光伏行业中,工业硅是制造多晶硅等材料的主要原料;工业硅还是有机硅的最主要原料,用于生产硅烷、硅酮、硅油等产品;在合金行业中,工业硅主要是作为非铁基合金的添加剂,将硅加入到某些有色金属中时,能提高基体金属的强度、硬度和耐磨性,有时还能增强基体的铸造性能和焊接性能;工业硅作为脱氧剂可除去金属熔体中的溶氧;硅单质作合金剂可提高钢和某些合金的强度和耐蚀性,在铸铁中添加适量硅以制造高硅铁合金,可显著增强铸铁对多种化学试剂的抗腐蚀能力。
工业硅也称金属硅或结晶硅,是重要的工业材料,广泛应用于冶金、化工、机械、电器、航空、船舶、能源等领域。金属硅是由硅石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼成的产品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年来,含Si量99.99%的也列在金属硅内),其余杂质为铁、铝、钙等。因其用途不同而划分为多种规格,按照金属硅中铁、铝、钙的含量,可把金属硅分为553、441等不同的牌号。工业硅主要用作冶金产品的合金剂、脱氧剂、还原剂及化工原料。工业硅的下游主要是多晶硅、铝合金和有机硅,分别占比为30.28%、26.82%和38.03%。
工业硅是以硅石(石英砂)为原料,以碳质材料为还原剂,通过在电弧炉中熔炼获得。常用的还原剂主要有木炭、石油焦、煤等,它们可以将金属硅从硅石中还原出来。硅石与还原剂在炉内高温环境下发生还原化学反应。
三、生产流程
将原料硅石经过洗选、筛分并干燥后,根据所用还原剂的种类,分别按不同的比例配料,用计算机程序控制各料比例,进行混匀,进入电炉内;自动化程度高和规模化的加料过程是连续进行的。在电极上通往电流,加热颅内的物料,其液相线在1410℃以上,炼制需要达到 1800 摄氏度以上的高温,硅在颅内被还原出来,并呈液态,通过出硅口放出并铸成硅锭,经过破碎、包装成工业硅粉销售。
在工业硅的生产中,硅所发生的还原式为: