氧化硅礦物冶煉金屬硅的過程是無渣過程,化學(xué)硅冶煉對(duì)硅石的選用較嚴(yán)格,不僅雜質(zhì)含量要少,還要求有高的機(jī)械強(qiáng)度、足夠的熱穩(wěn)定性,適宜的粒度組成?;瘜W(xué)用硅熔煉盡量采用硅石。
天然形態(tài)的氧化硅或者是以***的石英礦物存在,或者是以幾乎全是由氧化硅積成的巖石—硅石,或硅石形態(tài)的砂巖存在。生產(chǎn)化學(xué)用硅的含有氧化硅礦物中的雜質(zhì)和粘著物,在熔煉過程中有的完全被還原,有的部分被還原,有的以化合物形態(tài)進(jìn)入產(chǎn)品硅中或生成熔渣。
化學(xué)硅生產(chǎn)是連續(xù)不斷進(jìn)行的。爐內(nèi)的狀況也不是永恒不變的。化學(xué)硅生產(chǎn)在電爐內(nèi)是以電能轉(zhuǎn)換成熱能,然后再用熱能直接加熱物料而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的過程。
所以爐內(nèi)的電氣特性是非常重要的,熔煉實(shí)行閉弧操作,保持高溫爐,提高熱效率,提高電爐利用率,在研究中使用容量為3200KVA和6300KVA金屬硅爐各一臺(tái)。
熔煉采用一定時(shí)間的燜燒和定期集中加料的操作方法進(jìn)行。正常情況下爐料難以自動(dòng)下沉,一般需強(qiáng)制沉料。爐況容易波動(dòng),較難控制。因此,在生產(chǎn)中必須正確判斷,及時(shí)處理。
高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。金屬硅行業(yè)特點(diǎn)分析,在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半導(dǎo)體;摻入微量的第VA族元素,形成n型和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起,就可做成太陽能電池,將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在開發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。
金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。金屬硅行業(yè)特點(diǎn)分析,將陶瓷和金屬混合燒結(jié),制成金屬陶瓷復(fù)合材料,它耐高溫,富韌性,可以切割,既繼承了金屬和陶瓷的各自的優(yōu)點(diǎn),又彌補(bǔ)了兩者的先天缺陷。
金屬硅成分主要是硅,因此和硅具有相類似的性質(zhì)。硅有無定形硅和晶形硅兩種同素異形體。無定形硅是灰黑色粉末,實(shí)際上也是一種微晶體。
金屬硅粉的用途廣泛,可用于有機(jī)硅高分子材料、單晶硅、冶金鑄造、冶煉、化工產(chǎn)品、耐火材料、鋁及鋁合金等產(chǎn)品的制造。尤其是向納米尺度轉(zhuǎn)變時(shí),由于尺寸效應(yīng),將賦予硅材料新的特性,使其在陶瓷材料、復(fù)合材料、催化材料、光電池以及生物材料等領(lǐng)域都具有巨大的潛在應(yīng)用前景。
無定形硅幾乎不溶于包括在內(nèi)的所有無機(jī)酸和有機(jī)酸,但能溶于與的混合酸。濃能溶解無定形硅,放出氫氣。