Description des produits
Le métal de silicium est unforme raffinée de silicium-Un élément métalloïde qui se produit naturellement dans la croûte terrestre sous forme de silice (Sio₂), généralement trouvée dans le sable, le quartz et les roches. Cependant, le silicium métal estpas extrait directement. Il est produit à traversRéduction à haute température du quartz dans les fours à arc électriqueUtilisation d'agents réducteurs carbonés tels que du coke, des copeaux de bois ou du charbon.
Le produit résultant est généralement98,5% à 99,99% de silicium pur, avec différents niveaux d'impuretés tels que le fer (Fe), l'aluminium (AL), le calcium (CA) et le carbone (C). Sur la base des niveaux d'impureté, le silicium métal est classé en différentes notes, avecsilicium de qualité métallurgiqueÊtre le plus courant, etsilicium de haute pureté(souvent appeléde qualité solaireoude qualité électronique) étant utilisé dans les industries photovoltaïques et semi-conducteurs.
Processus de production du silicium métal
La production de silicium métallique est à forte intensité d'énergie, nécessitant des températures au-dessus2 000 degrés. Voici un aperçu simplifié des étapes:
Sélection de matières premières
Le quartz de haute pureté ou la silice est mélangé à une source de carbone, généralement du charbon de bois ou du coke.
Réduction du four à arc électrique (EAF)
Le mélange est soumis à des températures extrêmement élevées dans un four à arc submergé. La réaction chimique est:
Sio 2+2 c → si +2 co ↑
Collection et refroidissement
Le silicium fondu s'installe au bas du four, est tiré, refroidi et solidifié en lingots ou en granules.
Écrasement et dimensionnement
Le silicium solide est écrasé et classé dans différentes tailles de particules en fonction des exigences du client.
Raffinement (facultatif)
D'autres techniques de purification commeLa lixiviation acide, le raffinage de la zone ou le raffinage en phase gazeusesont utilisés lorsque la pureté de qualité électronique ou de qualité solaire est nécessaire.
L'ensemble du processus consomme11–13 mWh d'électricité par tonne de silicium, fabricationAccès à une puissance bon marché et stableUn facteur crucial dans les emplacements de production.
Propriétés physiques et chimiques
Le métal de silicium présente un mélange deCaractéristiques métalliques et non métalliques, ce qui le rend incroyablement polyvalent:
| Propriété | Description |
|---|---|
| Apparence | Gris foncé avec un éclat métallique |
| Numéro atomique | 14 |
| Point de fusion | 1 410 degrés |
| Point d'ébullition | 3 265 degrés |
| Densité | ~ 2,33 g / cm³ |
| Conductivité électrique | Semi-conducteur |
| Dureté | 6.5–7 sur l'échelle Mohs |
| Réactivité | Réagit avec l'oxygène à des températures élevées, formant de la silice |
Ces propriétés lui permettent d'agir comme unAgent d'alliage, semi-conducteur et matière premièrepour la synthèse chimique.
Applications du métal de silicium
L'utilitaire de Silicon Metal s'étend sur plusieurs industries, chacune exigeant différentes grades et formes de matériau.
1. Alliages en aluminium (utilisation primaire, ~ 55% de la demande mondiale)
Le silicium est un composant clé des alliages en aluminium, en particulierAluminium-silicium (Al-Si) Alliages coulés. L'ajout de silicium à l'aluminium s'améliore:
- Coulée
- Résistance à la force et à l'usure
- Stabilité thermique
- Résistance à la corrosion
Cela le rend essentiel dans les pièces automobiles telles queblocs de moteur, roues, boîtiers de transmissionet composants aérospatiaux.
2. Industrie chimique (~ 30% de la demande)
Le métal de silicium est utilisé pour produirecomposés organosilicon, y compris:
- Silicones(pour les lubrifiants, les adhésifs, les scellants et les dispositifs médicaux)
- Siloxanes
- Silanes
Ces composés sont essentiels pour lecosmétique, soins de santé, construction, etélectroniquesecteurs.
3. Semi-conducteur et industrie solaire (~ 10–15% de la demande)
Le silicium de haute pureté (99,9999% et plus) est lecolonne vertébrale du semi-conducteurindustrie. Les plaquettes de silicium sont utilisées pour fabriquer:
- Circuits intégrés (CI)
- Transistors
- Cellules photovoltaïques (PV)
Le silicium de qualité solaire est utilisé dansProduction de panneaux solaires, une application en croissance rapide tirée par la transition mondiale de l'énergie propre.
4. Acier et fonderie
Le silicium agit comme unagent désoxydantetadditif en alliagedans la production d'acier. Il améliore la dureté et les propriétés magnétiques, en particulier dans les aciers électriques.
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