ПРОИЗВОДИТЕЛЬ
специализированной химии

Металлический кремний меняет мир

Силиконы, алюминиевые сплавы, солнечные батареи нам хорошо известны. Однако знаем ли мы, что все они содержат металлический кремний? Что такое металлический кремний, как выглядит его производство и где он применяется? Ответ на эти вопросы вы найдете в нашей статье.

Опубликовано: 27-03-2020

Группа PCC построила в Исландии один из самых экологически чистых и современных заводов по производству металлического кремния в мире. Он был введен в эксплуатацию в 2018 году, а в 2019 году началось серийное производство. Металлический кремний используется, в частности, в качестве компонента алюминиевых сплавов или в качестве материала для производства силиконов и силоксанов в химической промышленности. Это также ключевое сырье для производства солнечных батарей.

Технологический процесс

Завод в Бакки производит металлический кремний с очень высоким содержанием чистого кремния (Si ≥ 98,5%). Сырьем для его синтеза является кварцит (природный минерал из диоксида кремния, SiO2), а также уголь и древесина. Он производится при температуре примерно 2000oC в дуговых печах сопротивления. Основное сырье, которым является кварцит, в основном добывается в Польше, из шахты PCC Silicium S.A., расположенной в Загуже, недалеко от города Кельце. На заводе в Исландии имеются специальные фильтрующие устройства, которые практически полностью удаляют пыль, образующуюся в процессе производства. В ходе процесса также производятся два побочных продукта — MicroSilica и кремниевый шлак, которые также продаются.

Во время процесса большая часть кварцита (SiO2) восстанавливается углеродом (C) до карбида кремния (SiC), который является восстановителем для остальной части кварца, который не прореагировал в электродной дуге.

Химическая реакция выглядит так:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO

SiO₂ + 3C = SiC + 2CO (в нижней части печи)

Окончательная реакция происходит над центром печи, при температуре более 1835°С. Электрическая дуга, расположенная между концами электродов и центром печи, поддерживает температуру до 2000oC.

Конечную стадию химической реакции можно описать следующим образом:

2SiO₂ + 3SiC = 4Si + SiO +3CO

SiO + SiC = 2Si + CO

Последняя реакция дает чистый кремний, который извлекается из печи в виде металлического кремния.

Расплавленный металлический кремний извлекается из тигельных печей, которые направляются на литейное производство. Там слитки очищаются и отливаются. После охлаждения они предварительно измельчаются и временно хранятся в печи. Затем продукт передается на дробление и упаковывается в этой форме для транспортировки.

Рис. 1 Упрощенная схема производства металлического кремния
http://www.pcc.is/the-plant-technology/

Побочные продукты

Одним из побочных продуктов является MicroSilica, которая отделяется от газов сгорания в специальных рукавных фильтрах. Большая часть сырья перерабатывается в металлический кремний, поэтому в процессе производства образуется очень мало твердых побочных продуктов. Небольшая часть сырья также перерабатывается в шлак. Все газы сгорания, образующиеся в процессе производства, подвергаются очистке и дальнейшей обработке.

Применение

Металлический кремний, как уже упоминалось, используется в качестве легирующей добавки к алюминию и используется в химической промышленности для производства силиконов. Он также используется в электронной промышленности и секторе солнечной энергетики (солнечные панели, кремниевые чипы, полупроводники). Он улучшает свойства алюминия, такие как прочность, твердость и литье. Добавление металлического кремния делает алюминиевые сплавы прочными и легкими. Сплавы металлического кремния также используются в автомобильной промышленности в качестве замены для более тяжелых деталей из чугуна. Колесные диски и блоки двигателя — это автомобильные детали, которые чаще всего отлиты из алюминия с примесью кремния. Кремниевые металлы являются ключевым сырьем для многих отраслей промышленности. Без кремния у нас не было бы компьютеров, фотовольтаических панелей и многих изделий, используемых в строительстве. Новый завод PCC Group для получения металлического кремния использует только энергию из экологически чистых геотермальных источников, которыми Исландия славится во всем мире. Благодаря этому мы можем предложить высококачественный металлический кремний с трехкратно низшими выбросами углекислого газа, чем на других заводах.

 


Комментарии
Присоединяйтесь к обсуждению
Нет комментариев
Оцените полезность информации
- (ничто)
Ваша оценка