Šta je silicijum metal i odakle dolazi
Metalni silicijum, koji se naziva i silicijum metalurškog kvaliteta ili industrijski silicijum, je elementarni oblik silicijuma sa simbolom Si i atomskim brojem 14. To je tvrda, krta, kristalna čvrsta supstanca sa plavkasto-sivim metalnim sjajem. Hemijski se ponaša kao metaloid sa četiri valentna elektrona i poluvodič je u čistom stanju. Njegova atomska težina je 28,0855, tačka topljenja je oko 1414 stepeni Celzijusa, a tačka ključanja je oko 3265 stepeni Celzijusa. Komercijalno se isporučuje kao grudasti materijal sa srebrno-sivo površinom loma i predstavlja polaznu tačku za ferosilicij, aluminijum-legure silikona, silikone i cijeli fotonaponski i elektronski lanac.
Lanac snabdevanja od kvarca do slavine za peć
Put proizvodnje počinje sa silicijum dioksidom u obliku kvarca ili kvarcita, koji se kopa, drobi, pere i sortira do kontrolisane veličine pre nego što se može puniti. Gradirani silicijum se zatim redukuje pomoću reduktora koji sadrži ugljik-u potopljenoj lučnoj peći, gdje reakcija teče na temperaturama znatno iznad 1800 stepeni Celzijusa. Istopljeni silicijum se toči, hladi i lijeva, zatim drobi i prosijava u trake za dimenzioniranje koje kupac zahtijeva. Kontrola nečistoća počinje u skladištu sirovina: sadržaj gvožđa, aluminijuma i kalcijuma u punjenju, čistoća reduktora i stabilnost rada peći zajedno odlučuju o tome koji stepen čistoće se može koristiti.
Sirovi materijal: grudva silicijevog dioksida i reduktor ugljenika, oba prosijana u usku traku veličine radi propusnosti peći.
Topljenje: potopljena lučna peć, kontinuirana redukcija silicijum dioksida u rastopljeni silicijum.
Lijevanje i drobljenje: kontrolirano hlađenje, zatim drobljenje i prosijavanje u komercijalne trake za dimenzioniranje.
Završna obrada: uklanjanje prašine, magnetna separacija i pakovanje, sa uzorkovanjem za certificiranu analizu.
Komercijalne klase i njihove granice nečistoće
Silicijum metalom se trguje po šifri, a šifra navodi gornje granice nečistoća gvožđa, aluminijuma i kalcijuma u desetinama procenta tim redosledom. Grade 553 stoga dozvoljava do 0,5 posto gvožđa, 0,5 posto aluminijuma i 0,3 posto kalcijuma, a manji broj uvijek znači čistiji i skuplji proizvod. Konvencija imenovanja i odgovarajuća ograničenja su postavljena u GB/T 2881, a kupci bi trebali citirati standard zajedno sa ocjenom kako bi zahtjev analize bio nedvosmislen.
| Šifra razreda | Fe % max | Al % max | Ca % max | Tipična upotreba |
|---|---|---|---|---|
| 553 | 0.5 | 0.5 | 0.3 | Opća metalurška upotreba, deoksidacija |
| 441 | 0.4 | 0.4 | 0.1 | Legure aluminijuma, ferosilicijum |
| 3303 | 0.3 | 0.3 | 0.03 | Primjena silikona i kemikalija |
| 2202 | 0.2 | 0.2 | 0.02 | Upotreba hemikalija i legura višeg kvaliteta |
| 1101 | 0.1 | 0.1 | 0.01 | Elektronika i solarne sirovine |
Iz tabele slijede dvije praktične tačke. Prvo, ocjena se ne može ocijeniti samo na osnovu sadržaja gvožđa; Aluminij i kalcij se kreću nezavisno i dominiraju ponašanjem materijala u procesu kupca. Drugo, uzorkovanje mora predstavljati partiju, jer je grudasti materijal heterogen i uzorak uzet sa površine velike vreće nije dokaz prosječne analize.
Fizička svojstva i primjene u cijeloj industriji
Metalni silicijum ima visoku tačku topljenja, dobru stabilnost na povišenim temperaturama, umjerenu električnu provodljivost i nisku gustinu za materijal metalnog{0}}izgleda. Mehanički je tvrd i lomljiv, sa niskim koeficijentom termičkog širenja. Otporan je na koroziju u mnogim okruženjima jer se na površini prirodno formira tanak oksidni sloj, zbog čega se dobro ponaša i kao legirajući element u aluminiju i kao aditiv za deoksidaciju u čeliku. Za rukovanje i skladištenje, ista krhkost znači da materijal može stvarati finoće ako se više puta spušta s visine, tako da mjesta prijenosa u postrojenju trebaju biti kratke.
Legure aluminijuma: dodaci silicijuma poboljšavaju fluidnost, čvrstoću i otpornost na habanje komponenti od livenog aluminijuma.
Proizvodnja čelika: silicijum se koristi za deoksidaciju, a industrijski silicijum je sirovina za proizvodnju ferosilicijuma.
Silikoni: silikonski metal je osnova za silikonske tečnosti, zaptivače, lepkove, maziva i mnoge medicinske proizvode i proizvode za ličnu njegu.
Fotonapon: silicij visoke čistoće je osnovni materijal solarnih ćelija.
Elektronika: silicijum -klase poluprovodnika se koristi u integrisanim kolima i diskretnim uređajima.
Hemikalije: silicijum se troši u proizvodnji hlorosilana i drugih intermedijarnih hemikalija.
Rukovanje, sigurnost i tržišni kontekst
Metalni silicijum nije benigna prašina. Fine frakcije mogu predstavljati probleme sa disanjem i zapaljivošću, a rastopljeni ili vrući materijali predstavljaju opasnost od opekotina u području peći. Radni kontrolni set uključuje usisavanje prašine i ventilaciju na stanicama za drobljenje, skriniranje i pakovanje, zaštitu za disanje i zaštitu očiju za izložene operatere, pravila za rukavice i odjeću oko vrućeg materijala, održavanje kućanstva kako bi se izbjeglo nakupljanje prašine i dokumentovanu obuku za sve koji rukuju materijalom. Usklađenost sa primjenjivim pravilima o izloženosti na radnom mjestu i transportu treba provjeriti lokalno, jer se zahtjevi razlikuju između jurisdikcija i između metalurškog i tržišta više čistoće.
Na tržišnoj strani, Kina je najveći proizvođač silicijumskog metala, a potrošnja je koncentrisana na aluminijumske, hemijske i fotonaponske aplikacije. Potražnja za obnovljivom energijom, električnim vozilima i lancem elektronike glavni je izvor rasta posljednjih godina, dok opskrba odgovara dostupnosti električne energije i kontroli proizvodnje u regijama topljenja. Za kupca, ta kombinacija predstavlja argument za ugovoreni volumen sa navedenom ocjenom, navedenim rasponom veličina i dokumentiranom analizom, a ne samo za oportunističku kupovinu na licu mjesta.
Često postavljana pitanja
P: Koja je razlika između silicijum metalnog i ferosilicijuma?
Metalni silicijum je elementarni silicijum, dok je ferosilicij legura gvožđa-silicijum proizvedena od kvarca sa gvožđem-nabojom. Služe različite dužnosti i različiti su proizvodi i po sastavu i po cijeni.
P: Šta znači broj razreda?
Tri ili četiri cifre navode gornje granice nečistoća u desetinkama procenta za gvožđe, aluminijum i kalcijum po redu, tako da ocena 553 dozvoljava 0,5 procenata Fe, 0,5 procenata Al i 0,3 procenata Ca kao maksimume.
P: Koji kvalitet bi trebao kupiti postrojenje za livenje?
Razred 553 ili 441 pokriva većinu opće upotrebe metalurgije i aluminijskih legura. Viša ocjena je opravdana kada je sadržaj aluminija ili kalcija kritičan u procesu kupca.
P: Kako je određena veličina trake?
Po navedenom rasponu sa maksimalno dozvoljenom frakcijom kazni, pismeno dogovorenom. Labavi termini kao što su grudasti ili granularni ostavljaju analizu i prinos otvorenim za tumačenje.
P: Koja se ambalaža koristi za izvozne pakete?
Velike vreće od jedne tone su standardne, sa čeličnim bačvama ili manjim vrećama koje su dostupne tamo gdje je kupčevom procesu potrebna stroža kontrola jedinice. Pakovanje treba navesti u ugovoru zajedno sa njegovom cenom.
P: Zašto isti razred varira u cijeni između dobavljača?
Ocena je plafon, a ne fiksna hemija. Dvije serije mogu zadovoljiti 553 dok se razlikuju u stvarnim nivoima nečistoća, distribuciji veličine i sadržaju sitnih čestica, a te razlike mijenjaju vrijednost u upotrebi.