Szilícium fém. Kohászati szilícium gyártása
Ma a Silicium Kazakhstan üzembe megyünk, amely speciális érc-termikus kemencék segítségével karbotermikus módszerrel állít elő fémszilíciumot. Ez az egyik legnagyobb üzem az országban, és az egyetlen szilíciumgyár Kazahsztánban. Az üzem 2010 őszén indult.
A földkéreg elterjedtségét tekintve a szilícium az oxigén után a második helyen áll, elsősorban oxigénvegyületek (kvarc, szilikátok stb.) formájában fordul elő. A nagy tisztaságú szilíciumot a félvezető technológiában, a műszaki tisztaságot (96–99% Si) pedig a vas- és színesfémkohászatban nem vasalapú ötvözetek (szilumin stb.), ötvözés (szilíciumacélok) előállítására használják. és elektromos berendezésekben használt ötvözetek) és dezoxidációs acél és ötvözetek (oxigéneltávolítás), szilicidgyártás stb.
A gyártási folyamat során az üzem kétféle terméket kap:
– fémes szilícium (legalább 98,5%-os tisztaságú, alumínium- és vegyiparban használatos)
- szilíciumpor (kemencék gáztisztítása során nyert ultrafinom anyag, különösen erős száraz építőkeverékek előállításához használják)
2. Ipari minőségű szilíciumot úgy állítanak elő, hogy a SiO2 olvadékot koksszal redukálják körülbelül 1800 Celsius fokos hőmérsékletű érc-termikus akna típusú kemencékben. Az így nyert szilícium tisztasága elérheti a 99,9%-ot (a fő szennyeződések a szén és a fémek). 
3. A műszaki szilícium olvasztásának fő egysége egy ívérc-termikus egy-háromfázisú elektromos kemence, amelynek teljesítménye 8-25 MVA. A kemence kerek acélház, fenekével, tűzálló falazattal bélelve. A kandalló (alul) és a falak magasságának egy része grafittömbökkel, a következő réteg magnezittéglával, a külső réteg pedig tűzálló agyaggal (porózus tégla, speciális tűzálló agyagból) bélelt. 
4. A kemence munkaterébe grafitból készült elektróda segítségével táplálják be az energiát. Az önszinterező elektródákat a szilícium technológiában nem alkalmazzák, mivel a termék esetleges szennyeződése az elektródaház és az elektródatömeg összetevői (vas, kalcium, alumínium) által. A helyreállítási folyamat elektromos paramétereit egy kemencetranszformátor biztosítja, amely nagy amperes rövidzárlattal van az elektródához csatlakoztatva, amelyben az áramerősség 40-80 kA. Az elektróda végfelhasználásaként a bypass mechanizmusok segítségével időszakosan meghosszabbodik. Az elektródában az adott áramerősség beállítása az elektróda függőleges tengely mentén történő mozgatásával történik. 
5. A szilícium felszabadulása szinte folyamatosan történik a menetnyíláson (a bélésen lévő lyukon) keresztül az acélbetétes formába. 
6. Söntív ívkemencében a szilíciumot redukáló szénnel redukálják a kvarcit szilícium-dioxidból. A folyamat kezdetének elméleti hőmérséklete 1670 Celsius fok. A redukálószerek fő típusai: faszén (nyír, fenyő), kőolajkoksz, szén. 
7. Az érc-termikus kemencéből az olvadt szilícium belép az üstbe, amelyből formákba öntik. 
8. Jelenleg egy kemence üzemel az üzemben, a másodikat a közeljövőben indítják, majd az üzem termelési kapacitása évi 30 ezer tonna kohászati szilícium lesz. Emellett a legyártott termékeket továbbra is szállítják a polikristályos szilíciumgyárba: az omszki építés még idén megkezdődik. Jelenleg a késztermékeket az Európai Unióba exportálják. 
9. A fémes szilícium piaci ára egyébként 2500 euró tonnánként. 
10. Az üzem hatalmas mennyiségű villamos energiát fogyaszt, hogy fenntartsa a hőmérsékletet a kemencében. A produkció éjjel-nappal működik. A kemence első indításakor pedig körülbelül két hétbe telt, amíg üzemi hőmérsékletre melegedett. 
11. Az üzem az Ulytaut régióból származó vénás kvarcot használ alapanyagként a kohászati szilícium előállításához. 
12. A formákban a szilícium fém lehűl és megszilárdul. 
13. A szilícium fém a high-tech ipar alapja. A szilícium egyrészt fotocella a napelemekhez, másrészt félvezető a számítógépekhez, és még sok minden más. 
14. A kohászati szilícium előállítása egyébként abszolút hulladékmentes. A kemence felett légcsatornák vannak, és az összes por a gáztisztítóba kerül, ahol a mikrorészecskék megrekednek. Ez a szilíciumpor az hasznos termék a termelés másik részében. Például korábban Európában a kvarcot csak őrlésre olvasztották fel, majd betonhoz adták, olyan oldatokhoz, amelyek erős szilárdító tulajdonsággal rendelkeznek. A kvarc kristályrács nagyon erős. A 900. márkájú betont pedig csak szilícium segítségével lehet megszerezni. És vannak vízszigetelő gittek, ütésálló padlók is, ezeket a termékeket metróalagutak megerősítésére használják. 
15. Lehűlés után a szilíciumot hidraulikus kalapáccsal apró darabokra törik. 
16. Ezután a készterméket nagy zsákokba - 1000 kilogramm kohászati szilíciumot tartalmazó műanyag zacskókba - csomagolják és elküldik a vásárlóknak. 
17. Mit lehet tenni műszaki szilíciummal? A szilícium gyártás technológiai lánca folytatódik: kohászati szilícium - poliszilícium - egykristályos szilícium - szilícium lapkák. A további tisztításhoz a kohászati szilíciumot desztillálják, amely környezetkárosító klórvegyületekké alakul: diklórszilán vagy triklórszilán. Utóbbi nagy desztillációs oszlopokon végzett tisztítása és kicsapási eljárások után poliszilíciumot kapnak, ahol a szennyeződések koncentrációja nem haladja meg a tízezred százalékot. Ezt követően egykristályos anyaggá olvasztják, és az egykristályokat lemezekre vágják. Így szerezze be az elektronikában használt egykristályos szilícium akár 80%-át. 
Ma a Silicium Kazakhstan üzembe megyünk, amely speciális érc-termikus kemencék segítségével karbotermikus módszerrel állít elő fémszilíciumot. Ez az egyik legnagyobb üzem az országban, és az egyetlen szilíciumgyár Kazahsztánban. Az üzem 2010 őszén indult.
A földkéreg elterjedtségét tekintve a szilícium az oxigén után a második helyen áll, elsősorban oxigénvegyületek (kvarc, szilikátok stb.) formájában fordul elő. A nagy tisztaságú szilíciumot a félvezető technológiában, a műszaki tisztaságot (96–99% Si) pedig a vas- és színesfémkohászatban nem vasalapú ötvözetek (szilumin stb.), ötvözés (szilíciumacélok) előállítására használják. és elektromos berendezésekben használt ötvözetek) és dezoxidációs acél és ötvözetek (oxigéneltávolítás), szilicidgyártás stb.
A gyártási folyamat során az üzem kétféle terméket kap:
- fémes szilícium (legalább 98,5%-os tisztaságú, alumínium- és vegyiparban használják)
- szilíciumpor (kemencék gáztisztítása során nyert ultrafinom anyag, extra erős száraz építőkeverékek előállításához használják)
2. Ipari minőségű szilíciumot úgy állítanak elő, hogy a SiO2 olvadékot koksszal redukálják körülbelül 1800 Celsius fokos hőmérsékletű érc-termikus akna típusú kemencékben. Az így nyert szilícium tisztasága elérheti a 99,9%-ot (a fő szennyeződések a szén és a fémek).
3. A műszaki szilícium olvasztásának fő egysége egy ívérc-termikus egy-háromfázisú elektromos kemence, amelynek teljesítménye 8-25 MVA. A kemence kerek acélház, fenekével, tűzálló falazattal bélelve. A kandalló (alul) és a falak magasságának egy része grafittömbökkel, a következő réteg magnezittéglával, a külső réteg pedig tűzálló agyaggal (porózus tégla, speciális tűzálló agyagból) bélelt.
4. A kemence munkaterébe grafitból készült elektróda segítségével táplálják be az energiát. Az önszinterező elektródákat a szilícium technológiában nem alkalmazzák, mivel a termék esetleges szennyeződése az elektródaház és az elektródatömeg összetevői (vas, kalcium, alumínium) által. A helyreállítási folyamat elektromos paramétereit egy kemencetranszformátor biztosítja, amely nagy amperes rövidzárlattal van az elektródához csatlakoztatva, amelyben az áramerősség 40-80 kA. Az elektróda végfelhasználásaként a bypass mechanizmusok segítségével időszakosan meghosszabbodik. Az elektródában az adott áramerősség beállítása az elektróda függőleges tengely mentén történő mozgatásával történik.
5. A szilícium felszabadulása szinte folyamatosan történik a menetnyíláson (a bélésen lévő lyukon) keresztül az acélbetétes formába.
6. Söntív ívkemencében a szilíciumot redukáló szénnel redukálják a kvarcit szilícium-dioxidból. A folyamat kezdetének elméleti hőmérséklete 1670 Celsius fok. A redukálószerek fő típusai: faszén (nyír, fenyő), kőolajkoksz, szén.
7. Az érc-termikus kemencéből az olvadt szilícium belép az üstbe, amelyből formákba öntik.
8. Jelenleg egy kemence üzemel az üzemben, a másodikat a közeljövőben indítják, majd az üzem termelési kapacitása évi 30 ezer tonna kohászati szilícium lesz. Emellett a legyártott termékeket továbbra is szállítják a polikristályos szilíciumgyárba: az omszki építés még idén megkezdődik. Jelenleg a késztermékeket az Európai Unióba exportálják.
9. A fémes szilícium piaci ára egyébként 2500 euró tonnánként.
10. Az üzem hatalmas mennyiségű villamos energiát fogyaszt, hogy fenntartsa a hőmérsékletet a kemencében. A produkció éjjel-nappal működik. A kemence első indításakor pedig körülbelül két hétbe telt, amíg üzemi hőmérsékletre melegedett.
11. Az üzem az Ulytaut régióból származó vénás kvarcot használ alapanyagként a kohászati szilícium előállításához.
12. A formákban a szilícium fém lehűl és megszilárdul.
13. A szilícium fém a high-tech ipar alapja. A szilícium egyrészt fotocella a napelemekhez, másrészt félvezető a számítógépekhez, és még sok minden más.
14. A kohászati szilícium előállítása egyébként abszolút hulladékmentes. A kemence felett légcsatornák vannak, és az összes por a gáztisztítóba kerül, ahol a mikrorészecskék megrekednek. Ez a szilíciumpor hasznos termék a gyártás egy másik részében. Például korábban Európában a kvarcot csak őrlésre olvasztották fel, majd betonhoz adták, olyan oldatokhoz, amelyek erős szilárdító tulajdonsággal rendelkeznek. A kvarc kristályrács nagyon erős. A 900. márkájú betont pedig csak szilícium segítségével lehet megszerezni. És vannak vízszigetelő gittek, ütésálló padlók is, ezeket a termékeket metróalagutak megerősítésére használják.
15. Lehűlés után a szilíciumot hidraulikus kalapáccsal apró darabokra törik.
16. Ezután a készterméket nagy zsákokba - 1000 kilogramm kohászati szilíciumot tartalmazó műanyag zacskókba - csomagolják és elküldik a vásárlóknak.
17. Mit lehet tenni műszaki szilíciummal? A szilícium gyártás technológiai lánca folytatódik: kohászati szilícium - poliszilícium - egykristályos szilícium - szilícium lapkák. A további tisztításhoz a kohászati szilíciumot desztillálják, amely környezetkárosító klórvegyületekké alakul: diklórszilán vagy triklórszilán. Utóbbi nagy desztillációs oszlopokon végzett tisztítása és kicsapási eljárások után poliszilíciumot kapnak, ahol a szennyeződések koncentrációja nem haladja meg a tízezred százalékot. Ezt követően egykristályos anyaggá olvasztják, és az egykristályokat lemezekre vágják. Így szerezze be az elektronikában használt egykristályos szilícium akár 80%-át.
Tekintse meg a közeljövőben az üzemről szóló jelentéseket a magazinokban
A szilícium a III. periódusba tartozik periodikus rendszer, az IVB csoporthoz, függőlegesen a szén és a germánium között, vízszintesen az alumínium és a foszfor között helyezkedik el. Az elektronikus szerkezet teljes képlete: 1s22s22p63s23p2.
A IVB csoportba tartozó elemek és a vas elektronszerkezetének és geometriai paramétereinek alapjait a táblázat tartalmazza. 1.
A táblázat adataiból az következik, hogy a külső elektronhéj főkvantumszámának növekedése a kristálygeometria éles változásához vezet, ill. fizikai tulajdonságok csak az első szakaszban - a szénről a szilíciumra való átmenet során. A szilícium effektív sugara közel 40%-kal különbözik a szén (gyémánt) sugarától, míg a germánium és a szilícium közötti megfelelő különbség még csak 5% sem - Az ionsugár és az ionizációs potenciál aránya a C-Si esetében megközelítőleg azonos -Ge sorozat. Más szóval, amikor tanul praktikus alkalmazás szilícium ötvözetek átmeneti fémekkel - szilárd oldatos ötvözetek és szilicidek egyaránt - számítani kell ezek jelentős eltérésére az átmenetifém - szén rendszerek jól ismert anyagainak tulajdonságaitól.
A szilícium egyike annak a négy elemnek (gyémánt, germánium, szürke ón), amelyek az A4-es szerkezeti típusban (gyémánt köbös rácsban) kristályosodnak, Braggs fedezte fel 1913-ban. Mindegyik szilíciumatomot négy hasonló atom vesz körül, mindegyik 2,347 távolságra egymástól és szimmetrikusan elrendezve. csúcsaiban teljesen szabályos tetraéder. A tetraéder belsejében a két vegyérték közötti szög 109°29". A szilícium kristálycella paramétere 20°C-on 5,43 A, a radiográfiás sűrűsége 2,33 g/cm3, ami nem csak a germánium és az ón sűrűsége alatt van. de a gyémántot is. Atmoszférikus A szilárd anyagok kristályszerkezetének változásainak tanulmányozásakor azonban nem csak a hőmérséklet, hanem a nyomás hatását is figyelembe kell venni, és a lehető legszélesebb tartományon belül. Az elemek általában polimorfizmussal rendelkeznek. 150 kbar feletti nyomáson a szilícium és a germánium is A5 típusú kristályszerkezetet (hatszögletű, fehér ón), és még nagyobb nyomáson - 200 kbar vagy több - megjelenik az úgynevezett „fémes” szilícium, amelynek elektromos ellenállása 10-5-ször kisebb, mint a közönséges („kristályos”) szilíciumé, és 10%-kal nagyobb a sűrűsége. nem fém, fémes módosulattal rendelkezik, amely normál körülmények között is stabil; testközéppontú, torz tetraéderes koordinációval (108°2" és 98°2" vegyértékszöggel) és változatlan (a "gyémánt szilíciummal" összehasonlítva) interatomi távolságokkal rendelkezik. Végül a hőmérsékleti polimorfizmus független vonala "fémes" szilíciumra fedezték fel: 200 és 600 °C között megjelenik a wurtzit típusú hatszögletű módosulás, amely több nemfémes tulajdonsággal rendelkezik (kisebb sűrűség és elektromos vezetőképesség).
A leírt összetett és még nem kellőképpen vizsgált szerkezeti átmenetek tiszta szilíciumban azonban lehetővé teszik, hogy megerősítsük a fenti állítást a szilárd oldatok és szilíciumvegyületek tulajdonságainak nagyobb "fémességéről" a fémkarbidokhoz képest. A közönséges kristályos szilíciumot a szakirodalom a "tisztán" kovalens típusú atomközi kötéssel rendelkező rács tipikus példájaként említi. Szigorúan véve ez már csak azért sem tekinthető helyesnek, mert ennek az állításnak ellentmondanak a szilícium félvezető elektromos tulajdonságaira vonatkozó adatok: energiasávjának szélessége közel 5-ször kisebb, mint a széné. Más szóval, a kristályos szilícium fent leírt "ideális" állapota valójában sokkal kisebb mértékben jellemző rácsára, mint a gyémántrácsra. A szilíciumrács még ebben a legkevésbé fémes állapotban is jelentős szabad elektronkoncentrációt tartalmaz, és a fémekhez közelebbi elektromos vezetőképességet biztosít, mint a dielektrikumok (85 kcm 20 °C-on).
A szilícium megolvadása, amely 1413 ° C-on megy végbe, fémes állapotba hozza, nagyon közel a fent leírt szilárd „fémes” szilíciumhoz. A szilícium, valamint a germánium folyékony állapotába való átmenet mind a négy külső elektron kollektivizálásával jár együtt. A szilíciumra korábban nem jellemzőnek tartott, ortogonális szimmetriájú, stabil elektronikus konfiguráció p6 keletkezik, amely a testközpontú kocka típusának nyolcdimenziós koordinációját biztosítja a folyadékfázisban. Ez a tény azért érdekes, mert a vas-szilícium rendszerben a szilárd oldat képződése során valami teljesen hasonló történik: helyettesítő oldatot képezve a szilícium teljes vegyértéket kap, amely nem jellemző rá. Mivel az α-állapotban kétszeresen ionizált p6-szilícium és d6-vas konfigurációjának térbeli körvonalai hasonlóak, és geometriai méretbeli különbségük viszonylag kicsi, a p6-d6-pályák átfedik egymást. Az eredmény az acélok α-szerkezeteinek szilícium (és ugyanezen okból alumínium és foszfor) általi stabilizálása.
A szilícium párolgási hőmérsékletére vonatkozó adatok ellentmondásosak és 2600 és 3400 °C között ingadoznak, nyilvánvalóan nem utolsósorban azért, mert a szilícium gőznyomása általában már az olvadásponttól kezdve magas. Ez azonban nem jelzi a Si-Si kovalens kötések gyengeségét. Megállapították a szilícium gőzállapotú polimerizációjának tényét. A polimerek Si2-tól Si7-ig terjedő összetételűek, gőznyomásuk jóval magasabb, mint a monoatomos szilíciumé, és mivel a folyékony szilíciumban létező kötések jelentős részét nem kell megszakítani a polimer állapotú párolgás során, „polimer” a szublimáció sokkal alacsonyabb hőmérsékletet igényel. Minél kisebb az egyes polimerek gőztartalma, minél több a szilícium polimerizálódása, ugyanakkor állandó nyomáson növekvő hőmérséklet mellett a polimerizáció foka, különösen a legegyszerűbb Si2 és Si3 asszociációk százaléka nem csökken, hanem növekszik: 3000°K-on például az atomok körülbelül 15%-a polimerizált szilícium. Ez nagyon jelentős Si-Si kötéserőt jelez.
Meg kell jegyezni, hogy a szilíciumban a fémek és a félvezetők közötti átlagos kötéstípus jelenlétét a mechanikai tulajdonságai igazolják. A szilícium mikrokeménysége (kb. 1000 kg/mm2) nem hasonlítható össze a gyémánt keménységével. Mind szobahőmérsékleten, mind alacsonyabb hőmérsékleten (-150 °C-ig) az egykristályos szilícium felülete jelentős képlékeny deformációnak lehet kitéve. Végre eleggel magas hőmérsékletű A szilícium deformációjának jellege, legalábbis a gyémántrács legkönnyebb csúszásának irányában, egybeesik a fémek deformációjának természetével, vagyis a szilíciumban a kúszási mechanizmust a diszlokációs rendszerek kölcsönhatása is meghatározza a blokkhatárokat. A munka szerint a szilíciumban a kúszás folyamata csak mennyiségileg különbözik a fémek kúszásától, mivel a félvezetőkben nagyobb az atomközi kötés erőssége.
Befejezésül adatokat mutatunk be a félvezető szilícium fizikai és mechanikai tulajdonságairól:
Így a tiszta szilícium szerkezetének és tulajdonságainak figyelembevétele azt sugallja, hogy bár nagyon magas mechanikai tulajdonságok nem várhatók el a szilícium-fém vegyületektől (meghaladják például a boridok és karbidok tulajdonságait), az ebbe az osztályba tartozó vegyületek jelentős érdeklődésre tarthatnak számot. különböző fizikai tulajdonságok megszerzése szempontjából.És kémiai tulajdonságok. Erre utal, hogy a szilícium egyidejűleg hajlamos kovalens kötések kialakítására és jelentős szabad elektronkoncentrációra, valamint nagy atom- és ionsugárra, amelyek meghatározzák a szilicidszerkezetek összetettségét és változatosságát.
A szilícium egy elem (nem fém), amely a negyedik csoport, a harmadik periódus fő alcsoportjába tartozik. A tizennegyedik atomszámmal rendelkezik. Saját szimbóluma is van - Si (Silicium).
Sztori
A tizennyolcadik század elején Joseph Louis Gay-Lussac francia kémikus és kollégája, Louis Jacques Tenard tiszta szilíciumot nyert. Később a svéd tudós, Jöns Jakob Berzelius is származtatta az elemi szilíciumot, és "silicium"-nak nevezte el (a latin silex - kovakőből fordítva). A "szilícium" hivatalos elnevezést G.I. Hess a 18. század harmincas éveiben, ami az ógörög fordításban (κρημνός) azt jelenti: "hegy, szikla".
Nyugta
Szabad szilícium képződik, amikor fehér homokot (SiO 2) 400 ° C fölé melegítenek magnéziummal (Mg): 2 + 2Mg \u003d 2MgO + Si, ahol a szilícium barna por.
A kohászati iparban a szilíciumot a következő módon állítják elő:
A szilícium-dioxid olvadékát körülbelül ezernyolcszáz Celsius-fok hőmérsékleten érctermálban állítsa helyre. Egy ilyen eljárás után a szilícium tisztasága 99,9% (a fő szennyeződések fém és). A jövőben a szilícium ismét megtisztítható a szennyeződésektől.
Laboratóriumokban a szilíciumot a következőképpen tisztítják: először Mg 2 Si-t nyernek, majd magnézium-szilicidből ecet- vagy sósav felhasználásával gázhalmazállapotú SiH 4-et állítanak elő. A kapott monoszilánt tisztításnak vetjük alá, például szorpcióval vagy desztillációval, vagy más módszerekkel. Végül a SiH 4 körülbelül ezer Celsius fokos hőmérsékleten hidrogénre és szilíciumra bomlik.
Az iparban a szilíciumot klórozási eljárással tisztítják. Emiatt két összetett vegyület jelenik meg - a SiCl 3, valamint a SiCl 4 H. Az ilyen kloridokat különféle módon meg lehet tisztítani a szennyeződésektől. És a legutolsó szakasz a tiszta hidrogén redukciója – a hőmérsékletnek körülbelül kilencszáz vagy ezeregyszáz Celsius foknak kell lennie.
Hatékonyabb, tisztább és olcsóbb szilíciumtisztításokat fejlesztenek ki. 2010-re egy szilíciumfinomítást végeztek, amelyben fluort használtak (a klórt fluorra cserélték); olyan technológiákat fejlesztettek ki, amelyek magukban foglalják a szilícium-monoxid desztillációt; olyan technológiákat találtak fel, amelyek a szennyeződések maratására épülnek, amelyek általában a szemcsék (kristályok) közötti határokon koncentrálódnak.
Tisztítatlan állapotban a szilícium szennyeződések tömege 10-8-10-6%-kal csökken.
A (műszaki) szilíciumot néhány orosz városban állítják elő, mint például Kamensk-Uralsky és Shelekhov. Az Usolye-Sibirsky üzemben a "Nitol Solar" csoport további tisztított szilíciumot gyárt (klorid) technológiával.
Alkalmazás
Műszaki szilíciumot használnak:
1.
A kohászati gyártásban pl.
- az ötvözet egyik összetevője, a szilumin;
- deoxidálószer az olvasztás során és;
- ötvözőelem, módosító;
2.
Nyersanyagként poliszilícium (kisméretű szilícium-krisztallitokból álló anyag) előállításához.
3.
Szilánok, valamint szerves szilícium anyagok gyártásában.
4.
A hidrogén előállítás területén.
5.
napelemek gyártásában.
6.
A műanyagiparban blokkolásgátlóként (adalékanyagként).
A szilíciumot elektromos áramkörök passzív elemeinek, valamint monolitikus mikroáramkörök gyártására is használják. A napelemek gyártásának fő összetevője a tiszta szilícium mellett az, valamint a kristályos szilícium.
A monokristályos szilíciumot elektronikai és gázlézeres tükrök gyártásához használják.
A szilicideket (a szilícium fémekkel alkotott vegyületeit) gyakran használják a nukleáris és elektronikai iparban. Nagy számuk van hasznos tulajdonságait oxidációval, neutronokkal stb. szembeni ellenállás. Számos elem termoelektromos szilicidje esetében ez az egyik legfontosabb anyag.
A szilíciumvegyületek képezik a cement- és üveggyártás alapját. Gyártásukat, valamint kerámia és egyéb téglából, porcelánból stb. készült tárgyak gyártását a szilikátipar végzi.
A szilikátból készült ragasztó nagyon népszerű a világon, "szárítóként" használják az építőiparban és a pirotechnikai gyártásban papír ragasztására.
Blogjában ezt írja: Ma a Silicium Kazakhstan üzembe megyünk, amely fémszilíciumot állít elő karbotermikus módszerrel, speciális érc-termikus kemencék segítségével. Ez az egyik legnagyobb üzem az országban, és az egyetlen szilíciumgyár Kazahsztánban. Az üzem 2010 őszén indult.
A földkéreg elterjedtségét tekintve a szilícium az oxigén után a második helyen áll, elsősorban oxigénvegyületek (kvarc, szilikátok stb.) formájában fordul elő. A nagy tisztaságú szilíciumot a félvezető technológiában, a műszaki tisztaságot (96–99% Si) pedig a vas- és színesfémkohászatban nem vasalapú ötvözetek (szilumin stb.), ötvözés (szilíciumacélok) előállítására használják. és elektromos berendezésekben használt ötvözetek) és dezoxidációs acél és ötvözetek (oxigéneltávolítás), szilicidgyártás stb.
1. A gyártási folyamat során a gyár kétféle terméket kap:
– fémes szilícium (legalább 98,5%-os tisztaságú, alumínium- és vegyiparban használatos)
- szilíciumpor (kemencék gáztisztítása során nyert ultrafinom anyag, extra erős száraz építőkeverékek előállításához használják)
2. Ipari minőségű szilíciumot úgy állítanak elő, hogy a SiO2 olvadékot koksszal redukálják 1800 Celsius fokos hőmérsékleten akna típusú érc-termikus kemencékben. Az így nyert szilícium tisztasága elérheti a 99,9%-ot (a fő szennyeződések a szén és a fémek).
3. A műszaki szilícium olvasztásának fő egysége egy ívérc-termikus egy-háromfázisú elektromos kemence, amelynek teljesítménye 8-25 MVA. A kemence kerek acélház, fenekével, tűzálló falazattal bélelve. A kandalló (alul) és a falak magasságának egy része grafittömbökkel, a következő réteg magnezittéglával, a külső réteg pedig tűzálló agyaggal (porózus tégla, speciális tűzálló agyagból) bélelt.
4. A kemence munkaterébe grafitból készült elektróda segítségével táplálják be az energiát. Az önszinterező elektródákat a szilícium technológiában nem alkalmazzák, mivel a termék esetleges szennyeződése az elektródaház és az elektródatömeg összetevői (vas, kalcium, alumínium) által. A helyreállítási folyamat elektromos paramétereit egy kemencetranszformátor biztosítja, amely nagy amperes rövidzárlattal van az elektródához csatlakoztatva, amelyben az áramerősség 40-80 kA. Az elektróda végfelhasználásaként a bypass mechanizmusok segítségével időszakosan meghosszabbodik. Az elektródában az adott áramerősség beállítása az elektróda függőleges tengely mentén történő mozgatásával történik.
5. A szilícium felszabadulása szinte folyamatosan történik a menetnyíláson (a bélésen lévő lyukon) keresztül az acélbetétes formába.
6. Söntív ívkemencében a szilíciumot redukáló szénnel redukálják a kvarcit szilícium-dioxidból. A folyamat kezdetének elméleti hőmérséklete 1670 Celsius fok. A redukálószerek fő típusai: faszén (nyír, fenyő), kőolajkoksz, szén.
7. Az érc-termikus kemencéből az olvadt kvarc belép az üstbe, amelyből formákba öntik.
8. Jelenleg egy kemence üzemel az üzemben, a másodikat a közeljövőben indítják, majd az üzem termelési kapacitása évi 30 ezer tonna kohászati szilícium lesz. Emellett a legyártott termékeket továbbra is szállítják a polikristályos szilíciumgyárba: az omszki építés még idén megkezdődik. Jelenleg a késztermékeket az Európai Unióba exportálják.
9. A fémes szilícium piaci ára egyébként 2500 euró tonnánként.
10. Az üzem hatalmas mennyiségű villamos energiát fogyaszt, hogy fenntartsa a hőmérsékletet a kemencében. A produkció éjjel-nappal működik. A kemence első indításakor pedig körülbelül két hétbe telt, amíg üzemi hőmérsékletre melegedett.
11. Az üzem az Ulytaut régióból származó vénás kvarcot használ alapanyagként a kohászati szilícium előállításához.
12. A formákban a szilícium fém lehűl és megszilárdul.
13. A szilícium fém a high-tech ipar alapja. A szilícium egyrészt fotocella a napelemekhez, másrészt félvezető a számítógépekhez, és még sok minden más.
14. A kohászati szilícium előállítása egyébként abszolút hulladékmentes. A kemence felett légcsatornák vannak, és az összes por a gáztisztítóba kerül, ahol a mikrorészecskék megrekednek. Ez a szilíciumpor hasznos termék a gyártás egy másik részében. Például korábban Európában a kvarcot csak őrlésre olvasztották fel, majd betonhoz adták, olyan oldatokhoz, amelyek erős szilárdító tulajdonsággal rendelkeznek. A kvarc kristályrács nagyon erős. A 900. márkájú betont pedig csak szilícium segítségével lehet megszerezni. És vannak vízszigetelő gittek, ütésálló padlók is, ezeket a termékeket metróalagutak megerősítésére használják.
15. A maradék után a szilíciumot hidraulikus kalapáccsal apró darabokra zúzzuk.
16. Ezután a készterméket nagy zsákokba - 1000 kilogramm kohászati szilíciumot tartalmazó műanyag zacskókba - csomagolják és elküldik a vásárlóknak.
17. Mit lehet tenni műszaki szilíciummal? A szilícium gyártás technológiai lánca folytatódik: kohászati szilícium - poliszilícium - egykristályos szilícium - szilícium lapkák. A további tisztításhoz a kohászati szilíciumot desztillálják, amely környezetkárosító klórvegyületekké alakul: diklórszilán vagy triklórszilán. Utóbbi nagy desztillációs oszlopokon végzett tisztítása és kicsapási eljárások után poliszilíciumot kapnak, ahol a szennyeződések koncentrációja nem haladja meg a tízezred százalékot. Ezt követően egykristályos anyaggá olvasztják, és az egykristályokat lemezekre vágják. Így szerezze be az elektronikában használt egykristályos szilícium akár 80%-át.
