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隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化和國(guó)際間在經(jīng)濟(jì)的分工合作的發(fā)展,中國(guó)有豐富的硅石資源、小水電資源和廉價(jià)勞動(dòng)力,加之金屬硅生產(chǎn)工藝不復(fù)雜,發(fā)展金屬硅生產(chǎn)比較適合中國(guó)的國(guó)情,我深信中國(guó)金屬硅行業(yè)的發(fā)展前景是美好的。中國(guó)的金屬硅行業(yè)是一個(gè)比較早進(jìn)入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的行業(yè),絕大部分企業(yè)已經(jīng)掌握在私人手中,只要有合適的條件,想建爐很快,想停也很快。85%)的生產(chǎn)主要是從90年代中期以來有所發(fā)展,我國(guó)化學(xué)用硅的產(chǎn)量和出口量增長(zhǎng)較快。
硅有兩種同素異形體,一種為暗棕色無定形粉末,性質(zhì)活潑,在空氣中能燃燒;另一種為性質(zhì)穩(wěn)定的晶體(晶態(tài)硅)。一般硅石和石英用于玻璃和其它建材,的石英用于制作合金、金屬和單晶。金屬硅(Si)是工業(yè)提純的單質(zhì)硅,大量用于冶煉成硅鐵合金作鋼鐵工業(yè)中合金元素,在很多種金屬冶煉中作還原劑。碳素原料又以石油焦為主,有優(yōu)質(zhì)的無煙煤或木炭,也可以摻用一部分,以增加爐料比電阻。硅還是鋁合金中的良好組元,絕大多數(shù)鑄造鋁合金都含有硅。
硅是非金屬元素,蘭灰色,有金屬色澤,性硬且脆。硅的含量約占地殼質(zhì)量的26%,其經(jīng)常運(yùn)用的牌號(hào)金屬硅的分類通常按金屬硅成分所含的鐵、鋁、鈣三種首要雜質(zhì)的含量來分類。金屬硅(我國(guó)也稱工業(yè)硅)是上世紀(jì)六十年代中期出現(xiàn)的一個(gè)商品名稱。依照金屬硅中鐵、鋁、鈣的含量,可把金屬硅分為553、441、411、421、3303、3305、2202、1101等不同的牌號(hào)。
金屬硅又稱工業(yè)硅或結(jié)晶硅,通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制得。金屬硅粉與金屬硅成分是一樣的,只是物理狀態(tài)不同而已,且金屬硅粉就是由金屬硅研磨而成。其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑和生產(chǎn)半導(dǎo)體硅、有機(jī)硅的起始原料。在我國(guó),金屬硅通常按其所含的鐵、鋁、鈣三種主要雜質(zhì)的含量來分類。按照金屬硅中鐵、鋁、鈣的百分比含量,金屬硅可分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號(hào)。
金屬硅生產(chǎn)采用碳熱法,即用硅石、碳質(zhì)還原劑在礦熱爐內(nèi)進(jìn)行冶煉的方法?;瘜W(xué)反應(yīng)方程式:SiO2 2C→Si 2CO這樣制得的硅純度為97~98%,叫做金屬硅。這樣制得的硅純度為97%~98%,這樣的硅一般可以用在冶金用途。如果要得到更高品級(jí)的硅,則需再將其精煉除去雜質(zhì),得到純度為99.7%~99.8%的金屬硅。以石英砂為原料冶煉金屬硅,包括石英砂制塊、配制爐料和礦熱爐冶煉幾個(gè)步驟。
一般來說,英砂會(huì)直接用于生產(chǎn)好的石英玻璃制品,甚至被加工成寶石級(jí)別的如水晶,碧璽等制品。硅是電子工業(yè)超純硅的原料,超純半導(dǎo)體單晶硅做的電子器件具有體積小、重量輕、可靠性好和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。等級(jí)稍差但儲(chǔ)量較大,開采條件稍好,周圍電力較為便宜的則適合生產(chǎn)金屬硅。目前,中國(guó)生產(chǎn)金屬硅的碳熱法的生產(chǎn)工藝路線:普遍采用的是以硅石為原料,石油焦、木炭、木片、低灰煤等為還原劑,在礦熱電爐中高溫熔煉,從硅石中還原出金屬硅,其為無渣埋弧高溫熔煉過程。