工業硅
硅石和碳質還原劑在礦熱爐內冶鍊成的產品
工業硅又稱金屬硅,是本世紀六十年代中期出現的一個商品名稱。金屬硅是由硅石和碳質還原劑在礦熱爐內冶鍊成的產品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年來,含Si量99.99%的也列在金屬硅內),其餘雜質為鐵、鋁、鈣等。因其用途不同而劃分為多種規格,按照金屬硅中鐵、鋁、鈣的含量,可把金屬硅分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號。金屬硅的附加產品包括微硅粉,邊皮硅,黑皮硅,金屬硅渣等,其中微硅粉也稱硅灰,它廣泛應用於耐火材料和混凝土行業。
包括:硅鐵、金屬硅、硅錳、硅鋁、鋇錳鈦鐵、硅錳釩鐵、硅鋁鋇鐵、硅鋁鐵、硅鈣、硅鋼板、鋁硅合金、鎳鉻-鎳硅熱電偶絲、錳硅合金、稀土硅鈣鋇、硅鈣合金、硅鋇合金、硅鉻合金、鎂硅合金、鍺硅合金、硅鈷、硅青銅、鐵硅合金、鋅硅合金、硅鈦鐵合金、鎳硅合金、鋁鎂、硅合金、銅硅合金等等
冶鍊工業硅的原料主要有硅石、碳質還原劑。由於對工業硅中鋁、鈣、鐵含量限制嚴格,對原料的要求也特別嚴格。硅石中SiO2>99.0%,Al2O3<0.3%,Fe2O3<0.15%,CaO<0.2%,MgO<0.15%;粒度為15~80mm。選擇碳質還原劑的原則是:固定碳高,灰分低,化學活性好。通常是採用低灰分的石油焦或瀝青焦作還原劑。但是,由於這兩種焦炭電阻率小,反應能力差,因而必須配用灰分低,電阻率大和反應能力強的木炭(或木塊)代替部分石油焦。為使爐料燒結,還應配入部分低灰分煙煤。必須指出,過多或全部用木炭,不但會提高產品成本,而且還會使爐況紊亂,如因料面燒結差而引起刺火塌料、難以形成高溫反應區、爐底易開成SiC層、出鐵困難等。
鋁合金工業,硅鋁合金是用量最大的硅合金。硅鋁合金是一種強複合脫氧劑,在鍊鋼過程中代替純鋁可提高脫氧劑利用率,並可凈化鋼液,提高鋼材質量。汽車等行業用鋁對工業硅的需求相當大,所以一個地區、國家的汽車工業的發展狀況對工業硅的市場興衰有直接的影響。
非鐵基合金的添加劑,工業硅也用作要求嚴格的硅鋼的合金劑,冶鍊特種鋼和非鐵基合金的脫氧劑。
化學工業,用於生產硅橡膠、硅樹脂、硅油等有機硅,硅橡膠彈性好,耐高溫,用於製作醫療用品、耐高溫墊圈等。硅樹脂用於生產絕緣漆、高溫塗料等。硅油是一種油狀物,其粘度受溫度的影響很小,用於生產高級潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等,還可加工成無色透明的液體,作為高級防水劑噴塗在建築物表面。
工業硅經一系列工藝提純後生成多晶硅、單晶硅,供光伏產業及電子工業使用。晶硅電池主要應用於太陽能屋頂電站、商業電站和高土地成本的城市電站,是目前技術最成熟、應用最廣泛的太陽能光伏產品,佔據世界光伏市場80%以上的份額,其對金屬硅的需求增速明顯。現代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅製成的,而且高純度金屬硅還是生產光纖的主要原料,可以說金屬硅已成為信息時代的基礎支柱產業。