El silici industrial (també anomenat "silici metal·lúrgic" en algunes regions) fa referència a un producte sintètic basat en silici-fabricat mitjançant la fusió de sílice (SiO₂) i carboni en un forn d'arc elèctric. És un terme general que cobreix tots els productes de silici utilitzats en aplicacions industrials (excepte el silici de gran -semiconductor de puresa-). La seva característica clau és un contingut de silici que oscil·la entre el 98,0% i el 99,5%, amb diferents nivells d'impureses com el ferro (Fe), l'alumini (Al) i el calci (Ca) que determinen el seu grau.
El silici industrial serveix com a matèria primera bàsica per als ferroaliatges, els productes químics i els productes basats en silici de baixa -a-puresa-de baixa a mitja puresa. Sovint es classifica pel seu contingut d'impureses (p. ex., Fe-Al{-Ca total Menys o igual a 0,5% o Inferior o igual a 1,0%) en lloc d'un llindar de puresa elevat-fix.
Silici metallés un subconjunt de-puresa alta de silici industrial, definit per un contingut de silici del 99,5% o superior (normalment 99,5%-99,9%) i nivells d'impureses extremadament baixos. Les impureses principals (Fe, Al, Ca) estan estrictament controlades-per als graus premium, el contingut total d'aquests tres elements sovint és inferior o igual al 0,3% (per exemple, Fe inferior o igual al 0,2%, Al inferior o igual al 0,1%, Ca inferior o igual al 0,05%).
El "metall" del seu nom destaca la seva gran puresa i la seva brillantor metàl·lica (en comparació amb el silici industrial de menor -puresa, que té un aspecte més apagat). Està dissenyat per a aplicacions que requereixen una estabilitat química i propietats físiques superiors, com ara aliatges d'alta-qualitat i ceràmiques avançades.
Aplicacions: adaptades als requisits de puresa
La diferència més significativa entre el silici metàl·lic i el silici industrial rau en els seus escenaris d'aplicació-la puresa determina directament a quines indústries serveixen. A continuació es mostren els seus casos d'ús principals:
Aplicacions industrials de silici (98,0%–99,5% de puresa)
El cost-efectivitat i la puresa moderada del silici industrial el fan ideal per a aplicacions de precisió de baixa-a-conducció de volum-de baixa a-conducció:
Producció de ferroaliatges:
L'aplicació més gran-utilitzada per fabricarferro silici (FeSi), un desoxidant clau en la fabricació d'acer. El silici industrial reacciona amb el ferro per formar FeSi, que elimina l'oxigen de l'acer fos i millora la seva duresa.
Aliatge d'alumini:
S'ha afegit a l'alumini per produir aliatges d'alumini-d'alta resistència per a peces d'automòbil (p. ex., blocs de motor), materials de construcció (p. ex., perfils d'alumini) i làmines d'embalatge. Millora la resistència al desgast i la conductivitat tèrmica de l'alumini.
Intermedis químics:
S'utilitza per produir compostos bàsics de silici com el tetraclorur de silici (SiCl₄) i el silicat de sodi (vidre d'aigua) per a detergents, adhesius i productes químics per al tractament d'aigua.
Ceràmica de -grau baix:
Fabricació de maons refractaris, rajoles ceràmiques i abrasius (per exemple, carbur de silici) on no es requereix una gran puresa.
Aplicacions de silici metall (més o igual al 99,5% de puresa)
L'elevada puresa del silici metall el fa adequat per a indústries de-alta precisió-en què els nivells d'impureses afecten directament el rendiment del producte:
Aliatges d'-alta qualitat:
Producció d'aliatges d'alumini especialitzats per a aplicacions aeroespacials (per exemple, fuselatges d'avions), marines (per exemple, cascs de vaixells) i aplicacions militars. El baix contingut de Fe/Al/Ca evita les fases trencadisses de l'aliatge.
Indústria organosilici:
La matèria primera bàsica per produir silicones (polisiloxans), que s'utilitzen en segelladors, lubricants, cosmètics (per exemple, condicionadors per al cabell) i dispositius mèdics. L'alta puresa garanteix l'estabilitat química i la biocompatibilitat de la silicona.
Ceràmica avançada:
Fabricació denitrur de silici (Si₃N₄)icarbur de silici (SiC)ceràmica per a components d'alta-temperatura (p. ex., pales de turbines de gas), eines de tall i hòsties de semiconductors. La puresa evita la formació de defectes a les estructures ceràmiques.
Indústria solar fotovoltaica:
Silici metall de baix grau-(99,5%–99,7%) és un precursor del grau-solarpolisilici, utilitzat en cèl·lules de panells solars. El control d'impuresa garanteix una alta eficiència de conversió fotoelèctrica.
Preguntes freqüents
- Q: El silici de grau -semiconductor és el mateix que el silici metàl·lic?
R: No. El silici de grau-semiconductor té una puresa superior o igual al 99,9999% (6N+), molt superior al 99,5%–99,9% del silici metàl·lic. Requereix passos addicionals de refinat (per exemple, fusió de zones) i és una categoria separada.
- Q:Es pot actualitzar el silici industrial a silici metall?
R: Sí, però té un cost-prohibitiu. L'actualització del silici industrial requereix una re-fusió i una purificació intensiva, que és més car que produir silici metàl·lic directament a partir de matèries primeres d'alta-puresa.
- Q:Per què el silici metall és més car que el silici industrial?
R: Les matèries primeres d'alta -puresa (p. ex., sorra de sílice del 99%) costen entre 2 i 3 vegades més que la sorra de sílice normal, i els passos-de postprocessament (lixiviació àcida, refinament al buit) afegeixen un 20% a un 30% als costos de producció.
