El rendiment bàsic i els límits de l'aplicació desilici metall(Si superior o igual al 98%) estan determinats per la seva puresa. El ferro (Fe), l'alumini (Al) i el calci (Ca) són les impureses principals, i el seu contingut afecta directament l'eficiència de desoxidació, l'efecte d'aliatge i la qualitat del producte aigües avall del silici metàl·lic. El control precís del contingut d'impureses és crucial per garantir la idoneïtat per a aplicacions-de gamma alta.
Característiques bàsiques i límits estàndard de les impureses de Fe, Al i Ca en el silici metall
| Grau | Límit de contingut Fe | Al límit de contingut | Ca límit de contingut | Contingut total d'impureses | Escenaris bàsics d'aplicació |
| 553# | Menor o igual al 0,5% | Menor o igual al 0,4% | Menor o igual al 0,3% | Menor o igual a 1,3% | Aliatges d'alumini comuns, desoxidació de fabricació d'acer |
| 441# | Menor o igual al 0,4% | Menor o igual al 0,4% | Menor o igual al 0,1% | Menor o igual al 0,9% | Aliatges d'alumini{0}}de gamma alta, fosa de precisió |
| 3303# | Menor o igual al 0,3% | Menor o igual al 0,3% | Menor o igual al 0,03% | Menor o igual al 0,63% | Polisilici fotovoltaic, semiconductors |
| 2202# (Grau Premium) | Menor o igual al 0,2% | Menor o igual al 0,2% | Menor o igual al 0,02% | Menor o igual al 0,42% | Materials de silici de grau electrònic-, aliatges especials |
Nota:El Fe i l'Al formen fàcilment compostos durs i trencadissos (com ara AlSi₃ i FeSi₂), mentre que el Ca reacciona fàcilment amb l'oxigen i el sofre per formar inclusions de baix -punt de fusió-. Les tres impureses redueixen la puresa i l'estabilitat del rendiment del silici metàl·lic amb un contingut creixent.
Impacte quantitatiu en el rendiment i les aplicacions
Impacte del ferro
Propietats mecàniques:
L'alt contingut de ferro pot reduir la resistència mecànica i la duresa del metall de silici i facilitar la deformació.
Reacció d'oxidació:
El ferro s'oxida fàcilment en silici metall per formar òxid de ferro, que afecta la reducció de silici i redueix l'efecte de desoxidació.
Efecte del punt de fusió:
La presència de ferro pot reduir el punt de fusió del silici metàl·lic i afectar el seu comportament durant el procés de fosa.
Impacte de l'alumini
Rendiment de fosa:
L'alumini reaccionarà amb el silici per formar siliciur d'alumini, que afecta la capacitat de reducció i l'estabilitat química del silici metàl·lic.
Reacció d'oxidació:
L'alumini també és fàcil d'oxidar i pot formar òxid d'alumini a alta temperatura, afectant la puresa i el rendiment de reducció del silici metall.
Impacte del calci
Activitat de l'agent reductor:
El calci pot millorar el rendiment de reducció del silici metàl·lic i millorar la seva capacitat de reducció dels òxids.
Solubilitat sòlida:
La solubilitat sòlida del calci en el silici metàl·lic és limitada. Si supera un cert límit, pot formar una fase sòlida, afectant la puresa i l'estructura de gelosia del silici.
Límits de contingut d'impuresa per als escenaris bàsics d'aplicacions
| Escenari d'aplicació | Fe Menor o igual a | Al Menor o igual a | Ca Menor o igual a | Marca recomanada |
| Aliatges d'alumini comuns, desoxidació de fabricació d'acer | 0.5% | 0.5% | 0.3% | 553# |
| Aliatges d'alumini{0}}de gamma alta, fosa de precisió | 0.4% | 0.4% | 0.1% | 441# |
| Polisilici fotovoltaic, semiconductors | 0.3% | 0.3% | 0.03% | 3303# |
| Organosilici de grau electrònic-, aliatges especials | 0.2% | 0.2% | 0.02% | 2202# |
En general, l'impacte d'aquestes impureses sobre el silici metàl·lic depèn del seu contingut i dels escenaris d'aplicació específics. En la producció industrial, la composició del silici metàl·lic sol estar estrictament controlada i ajustada per garantir que compleixi requisits tècnics específics i necessitats d'aplicació.
