فرآیند تولید فلز سیلیکون

فلز سیلیکوندر مقیاس بزرگ از طریق احیای سیلیس، که ترکیب شیمیایی موجود در ماسه است، با کربن در کوره قوس الکتریکی تولید می شود. این فرآیند شامل مراحل مختلفی از جمله تهیه مواد خام، کاهش سیلیس و پالایش فلز سیلیکون است.

ابتدا قبل از کاهش سیلیس، مواد اولیه مانند زغال سنگ، خرده چوب و سیلیس را مخلوط کرده و کاملا خشک می کنند تا رطوبت از بین برود. سپس مواد را در یک کوره قوس الکتریکی قرار داده و تا دمای حدود 2000 درجه حرارت می دهند. گرما توسط یک قوس الکتریکی که بین دو الکترود گرافیتی که در بالای کوره قرار گرفته اند تولید می شود.

ثانیاً، هنگامی که کوره تا دمای مورد نیاز گرم شد، پودر کک یا آنتراسیت به مخلوط اضافه می شود. کک به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کند، که اکسیژن را از سیلیس خارج می کند و دی اکسید سیلیکون و مونوکسید کربن را تشکیل می دهد. سپس دی اکسید سیلیکون با کربن باقی مانده در کوره واکنش داده و فلز سیلیکون تولید می کند.

در نهایت، فلز سیلیکونی که از کوره قوس الکتریکی تولید می‌شود، برای حذف ناخالصی‌هایی مانند گوگرد، فسفر و سایر فلزات، تحت پالایش بیشتر قرار می‌گیرد. سپس برای پردازش بیشتر در شمش ریخته می شود یا به عنوان ماده خام به صنایع دیگر فروخته می شود.

به طور کلی، فرآیند تولید فلز سیلیکون یک فرآیند انرژی{0} فشرده است که نیاز به کنترل دقیق دمای کوره و افزودن عوامل کاهنده برای تولید-فلز سیلیکون با کیفیت بالا دارد. محصول نهایی یک متالوئید براق، خاکستری و شکننده است که به طور گسترده در صنایع الکترونیک و خورشیدی استفاده می شود.

رافرآیند تولید فلز سیلیکونشامل کاهش سیلیس (SiO2) با کربن در یک کوره قوس غوطه ور (SAF) در دماهای بالا است. در اینجا یک تفکیک مرحله به مرحله-- آورده شده است:

1. تهیه مواد خام

سیلیس (SiO2): کوارتز با خلوص بالا- (بیشتر یا مساوی 99٪ SiO2) استفاده می شود.

احیا کننده های کربن: کک نفتی، زغال سنگ، زغال چوب یا تراشه های چوب.

افزودنی های اختیاری: براده های فولادی (برای کمک به تشکیل سرباره).

2. خرد کردن و مخلوط کردن

کوارتز به قطعات کوچک (20-80 میلی متر) خرد می شود.

مواد کربنی آسیاب شده و با کوارتز در نسبت های دقیق (~3:1 SiO2:C) مخلوط می شوند.

3. ذوب در کوره قوس زیر آب (SAF)

مخلوط به یک کوره قوس الکتریکی (نوع{0}مقاومتی، 1600-2000 درجه ) وارد می شود.

الکترودها (گرافیت یا سودربرگ) توان (~10-35 MVA) را تامین می کنند.

واکنش های کلیدی:

SiO2+2C→Si+2CO (واکنش اصلی)

SiO2+C→SiO+CO (واسطه)

SiO+C→Si+CO (ثانویه)

ناخالصی ها (Fe، Al، Ca) سرباره تشکیل می دهند (به صورت دوره ای حذف می شوند).

4. ضربه زدن و پالایش

سیلیکون مذاب (حدود 99٪ خلوص) از کوره استخراج می شود.

پالایش (اختیاری):

درمان سرباره(اکسیدها را حذف می کند).

تصفیه گاز(O2/Cl2 برای کاهش Al، Ca).

پالایش ملاقه(برای مقاطع بالاتر).

5. ریخته گری و خرد کردن

سیلیکون در قالب ریخته می شود، سرد می شود و جامد می شود.

شمش ها خرد، اندازه و بسته بندی می شوند.

6. طبقه بندی بر اساس خلوص

متالورژی-سیلیکون درجه (MG-Si): 98-99.5٪ Si (مورد استفاده در آلیاژهای آلومینیوم، سیلیکون).

نمرات بالاتر: بیشتر برای مصارف خورشیدی (SoG-Si) یا نیمه هادی تصفیه شده است.

چالش های کلیدی

مصرف انرژی بالا(~ 10-14 مگاوات ساعت / تن Si).

کنترل انتشار(CO، گاز SiO، گرد و غبار).

مدیریت ناخالصی(Fe، Al، Ca، B، P).

ملاحظات زیست محیطی

انتشار CO2: از احیا کننده های کربن (~ 5-6 تن CO2 / تن Si).

سرباره زباله: قابل بازیافت در ساخت و ساز.

گاز درمانی: فیلترها گرد و غبار SiO2 را جذب می کنند.

س: فلز سیلیکون را از کجا بخریم یا سفارش دهیم؟
پاسخ: ارسال ایمیل به info@kexingui.com
Whatsapp/wechat: 86-17550895599