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硅單質(zhì)本身不是金屬,屬于非金屬。平時(shí)說(shuō)的金屬硅,是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年來(lái),含Si量99.99%的也包含在金屬硅內(nèi)),其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。
金屬硅的性質(zhì)與鍺、鉛、錫相近,所以叫做金屬硅。1、硅元素硅,原子序數(shù)14,原子量28.0855, 硅有晶態(tài)和無(wú)定形兩種形式?;瘜W(xué)用硅的工藝流程包括爐料準(zhǔn)備,電爐熔煉,硅的精制和澆鑄,除去熔渣夾雜而進(jìn)行的破碎。晶態(tài)硅具有金剛石晶格,硬而脆,熔點(diǎn)1410°C,沸點(diǎn)2355°C,密度2.32~2.34克/厘米3,硬度為7。無(wú)定形硅是一種灰黑色粉末,實(shí)際是微晶體。晶態(tài)硅的電導(dǎo)率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有明顯的半導(dǎo)體性質(zhì)。
硅在常溫下不活潑,與空氣、水和酸等沒(méi)有明顯作用;在加熱下,能與鹵素反應(yīng)生成四鹵化硅;中國(guó)工業(yè)硅出口價(jià)格一直偏低,特別是20世紀(jì)90年代以來(lái),由于歐盟和美國(guó)以及后來(lái)的澳大利亞等對(duì)中國(guó)出口工業(yè)硅長(zhǎng)期征收高額反傾銷稅,再加上中國(guó)國(guó)內(nèi)低水平重復(fù)建設(shè)和竟相降價(jià)的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng),使中國(guó)出口的工業(yè)硅價(jià)格一直嚴(yán)重偏低。650°C,時(shí)硅開(kāi)始與氧完全反應(yīng);硅單質(zhì)在高溫下還能與碳、氮、硫等非金屬單質(zhì)反應(yīng);硅可間接生成一系列硅的氫化物;硅還能與鈣、鎂、鐵等化合,生成金屬硅化物。
超純的單晶硅可作半導(dǎo)體材料。粗的單晶硅及其金屬互化物組成的合金,常被用來(lái)增強(qiáng)鋁、鎂、銅等金屬的強(qiáng)度。
屬硅冶煉屬于高耗能生產(chǎn),我國(guó)的金屬硅生產(chǎn)已由來(lái)已久,隨著國(guó)家能源政策的收緊和節(jié)能減排的開(kāi)展,以及對(duì)新能源的提倡,金屬硅冶煉已經(jīng)成為初級(jí)的產(chǎn)品和工藝,化學(xué)用硅生產(chǎn)原料在化學(xué)用硅生產(chǎn)上,原料是實(shí)現(xiàn)良好作業(yè)的先決條件。用石英的巖石作生產(chǎn)化學(xué)金屬硅的原料,低灰分的含碳材料作還原劑。摻入微量的第VA族元素,形成n型和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起,就可做成太陽(yáng)能電池,將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。電爐法生產(chǎn)化學(xué)用硅的原料主要有硅石和碳素原料。碳素原料又以石油焦為主,有的煤或木炭,也可以摻用一部分,以增加爐料比電阻。對(duì)原料要求具有必要的純度,有良好的反應(yīng)能力,以便達(dá)到產(chǎn)品的規(guī)格;還原劑具有不同的反應(yīng)能力,以便能與石英石發(fā)生充分反應(yīng);爐料具有不同的成分,并且既有不同的粒度,以便通過(guò)適當(dāng)?shù)呐浜?,使?fàn)t料電爐發(fā)生良好的影響。化學(xué)用硅生產(chǎn)原料在化學(xué)用硅生產(chǎn)上,原料是實(shí)現(xiàn)良好作業(yè)的先決條件。用石英的巖石作生產(chǎn)化學(xué)金屬硅的原料,低灰分的含碳材料作還原劑。金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品,主要成分硅元素的含量在98%左右,其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。電爐法生產(chǎn)化學(xué)用硅的原料主要有硅石和碳素原料。碳素原料又以石油焦為主,有的煤或木炭,也可以摻用一部分,以增加爐料比電阻。
工業(yè)硅又稱結(jié)晶硅或金屬硅。工業(yè)硅的主要用途是作為非鐵合金的添加劑。硅加入到某些有色金屬中時(shí),能提高基體金屬的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,有時(shí)還能改善基體的鑄造性能。工業(yè)硅也用作要求嚴(yán)格的硅鋼的合金劑,冶煉特種鋼種和非鐵基合金的脫氧劑。