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我国生产的金属硅(硅含量主要是98!5%),原来主要是冶金用硅,化学用金属硅(硅含量主要是99.85%)的生产主要是从90年代中期以来有所发展,我国化学用硅的产量和出口量增长较快。1999年-2001年我国对日本出口的化学用硅已分别达到2.2万吨、3万吨、4万吨,2001年我国对日本出口的化学用硅已占日本化学用硅进口量的40%以上。中国已开始加入化学用硅生产和供应国的行列,生产化学用硅的企业不断增加!
97硅又称等外硅或工业硅,其主要用途是作为非铁基合金的添加剂!97硅是由硅石和兰炭在电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%的也包含在97硅内),其余杂质为铁、铝、钙等!硅是半金属之一,旧称“矽”。熔点为1420℃,密度为2。34克每立方厘米!质硬而脆!在常温下不溶于酸,易溶于碱.金属硅的性质与锗、铅、锡相近,具有半导体性质!硅在地壳中资源极为丰富,仅次于氧,占地壳总重的四分之一还多,以二氧化硅或硅酸盐形式存在!
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较纯的硅矿物是石英或硅石!硅有两种同素异形体:一种为暗棕色无定形粉末,性质活泼,在空气中能燃烧;另一种为性质稳定的晶体(晶态硅)!一般硅石和石英用于玻璃和其它建材,石英用于制作合金、金属和单晶!金属硅冶炼属于高耗能生产,我国的金属硅生产已由来已久,随着国家能源政策的收紧和节能减排的开展,以及对新能源的提倡,金属硅冶炼已经成为初级的产品和工艺,很多国内新兴的能源企业建设了金属硅,多晶硅,单晶硅,太阳能电池等一系列的循环产业链条,未来几年势必会影响我国整个能源领域的发展和新能源的应用!
熔炼采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法进行!正常情况下炉料难以自动下沉,一般需强制沉料.炉况容易波动,较难控制!因此,在生产中必须正确判断,及时处理!每4小时出一次炉,进行精练浇铸,破碎挑渣整理入库。化学用硅生产原料在化学用硅生产上,原料是实现良好作业的先决条件!用石英的岩石作生产化学金属硅的原料,低灰分的含碳材料作还原剂!电炉法生产化学用硅的原料主要有硅石和碳素原料。碳素原料又以石油焦为主,有无烟煤或木炭,也可以掺用一部分,以增加炉料比电阻!
化学用硅生产中,烟煤完全可以取代木炭,如湖南株洲精洗烟煤,固定炭达77。19%,挥发分为19.4%,灰分含量3!41%,Fe2O3含量0.22%,Al2O3含量0!99%,CaO含量0!17%!经生产实践,采用此种烟煤冶炼化学用硅是可行的!生产化学用硅用的木块和木片是用截材机和木片削片机加工的!炉料中碳质还原剂主要以石油焦和烟煤为主,木块和木片的用量要视炉况来决定!生产中不用木质,反而产品质量还更稳定。
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冶金级硅的提炼并不难。它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。这样被还原出来的硅的纯度约98-99%,但半导体工业用硅还必须进行高度提纯。电子级硅的杂质含量约10^(-10)%以下。而在提纯过程中,有一项“三氯氢硅还原法(西门子法)”的关键技术我国还没有掌握,由于没有这项技术,我国在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了,不仅提炼成本高,而且环境污染非常严重。事实上,我国每年都从石英石中提取大量的工业硅,以1美元/公斤的价格出口到德国、美国和日本等国,而这些国家把工业硅加工成高纯度的晶体硅材料,以46-80美元/公斤的价格卖给我国的太阳能企业。 新光硅业2001年在四川乐山投建,是我国*条千吨多晶硅生产线,规划年产1260吨的多晶硅。