Hur tillverkas silikonmetall? Från kvarts till metallurgisk-silikon
Lämna ett meddelande
Vad är Silicon Metal?
Kiselmetall, även kallad metallurgisk-silikon (MG-Si) eller industriellt kisel, är en halv-metallisk elementprodukt med en kiselhalt på ungefär 98-99,7 %. Det är basmaterialet för aluminium-kisellegeringar, silikonpolymerer, kisel av elektronisk kvalitet och fotovoltaisk polykisel. Till skillnad från ferrokisel, som innehåller järn, är kiselmetall i huvudsak rent elementärt kisel med spårföroreningar.
Råvaror och beredning
Produktionen börjar med hög-renhet kvarts eller kvartsit som innehåller mycket låg järn, aluminium och kalcium. Kolreduktionsmedlet är en blandning av petroleumkoks, träkol och kol vald för att ge rätt reaktivitet och föroreningsprofil. Kvartsen tvättas, krossas och sorteras, och reduktionsmedlen torkas och blandas. Råvarukvaliteten är den första kontrollpunkten: föroreningar i fodret hamnar till stor del i produkten.
Smältning i den nedsänkta elektriska ljusbågsugnen
Den blandade laddningen matas kontinuerligt in i en nedsänkt ljusbågsugn med trefaselektroder. Ugnen arbetar vid temperaturer över 1800 grader, och kärnreaktionen är den karbotermiska reduktionen av kiseldioxid:
SiO2 + 2C=Si + 2CO
Det flytande kislet samlas vid ugnens botten och tappas med jämna mellanrum, medan kolmonoxid förbränns eller återvinns. Energiförbrukningen är den dominerande driftskostnaden, vanligtvis i intervallet 11 000-13 000 kWh per ton kisel beroende på ugnseffektivitet och råmaterial.
Förfining, gjutning och dimensionering
Tappat kisel innehåller löst aluminium, kalcium och järn. Raffinering görs genom syre- eller luftsprutning med flussmedelstillsatser, som oxiderar aluminium och kalcium till en löstagbar slagg; järn styrs främst genom val av råmaterial. Den raffinerade metallen gjuts till göt eller en kontinuerlig platta, kyls, krossas och siktas till produktstorlekar som 10-100 mm klumpar, granulat eller pulver. Magnetisk separation tar bort all metallisk järnupptagning från krossutrustning.
Betygssystem och specifikationer
| Kvalitet | Fe max | Al max | Ca max | Si min |
| 553 | 0.5% | 0.5% | 0.3% | 98.5% |
| 441 | 0.4% | 0.4% | 0.1% | 99.0% |
| 3303 | 0.3% | 0.3% | 0.03% | 99.3% |
| 2202 | 0.2% | 0.2% | 0.02% | 99.5% |
Tillämpningar av de olika betygen
Klass 553: allmän aluminiumlegering och silikonråvara.
Grad 441: gjutna legeringar med snävare järngränser och kemiska processer.
Klasserna 3303 och 2202: högre-aluminium och kemiska tillämpningar och uppgradering av råmaterial mot solcellsrenhet.
Hur kvaliteten kontrolleras på fabriken
En producerande anläggning kontrollerar kvaliteten i tre steg: analys av inkommande råmaterial, parametrar för ugnsdrift (effekttillförsel, matningsbalans, tappschema) och slutproduktanalys med XRF eller våtkemi på varje parti. Analyscertifikat rapporterar kisel, järn, aluminium, kalcium och ytterligare ämnen som fosfor och bor vid behov. Köpare bör begära partianalysen, definiera provtagningsregler och verifiera partikelstorleksfördelningen vid ankomst.
FAQ
1. Vad är skillnaden mellan kiselmetall och ferrokisel?
Ferrokisel är en järn-kisellegering (vanligtvis 15-90 % kisel med järn som balans) som främst används för ståldeoxidation och nodulär järnympning. Kiselmetall är nästan ren kisel och används där järn inte får införas, såsom aluminiumlegeringar och silikoner.
2. Varför är produktionen av kiselmetall så-energikrävande?
Den karbotermiska reduktionen av kvarts kräver temperaturer över 1800 grader upprätthållen elektriskt. Det mesta av energin förbrukas av själva reduktionsreaktionen och av ugnsvärmeförluster, varför elkostnaden till stor del avgör produktionsregionernas konkurrenskraft.
3. Kan jag använda klass 553 för tillämpningar av kemisk-klass?
För många silikonprocesser är 553 eller 441 lämplig. Men specifikationer för kemisk-klass kontrollerar även fosfor och bor, så bekräfta den fullständiga analysen med tillverkaren i stället för att förlita sig enbart på den tre-siffriga kvaliteten.
4. Vilken partikelstorlek ska jag beställa?
Klumpar på 10-100 mm passar ugnstillägg i aluminiumverk; granulat på 0,2-6 mm passar trådmatning och kemikaliedosering. Bekräfta bötesgränsen i kontraktet så att storleksfördelningen matchar din utrustning.
5. Hur verifierar jag kvaliteten på ett levererat parti?
Jämför analyscertifikatet med kontraktet, kontrollera storleksfördelningen genom screening och beställ vid behov en oberoende analys. Behåll förseglade bevarade prover från varje parti för tvistlösning.
