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硅它具有熱容量小、機械強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、不燃燒、可切割、運輸方便等特點,可廣泛用于冶金、電力、化工、船舶等各種熱力設(shè)備及管道上。經(jīng)測試,節(jié)能效益優(yōu)于石棉、水泥、蛭石和水泥珍珠巖等保溫材料。特種硅鈣材料可用作催化劑載體,在石油煉制、汽車尾氣凈化等多方面廣泛應(yīng)用。
而如今的電子計算機,由于技術(shù)的進步和材質(zhì)的改善,在一個指甲蓋大小的硅片上,可以容納上萬個晶體管;并且有輸入、輸出、運算、存儲和控制信息等一系列功能。工業(yè)硅也用作要求嚴格的硅鋼的合金劑,冶煉特種鋼和非鐵基合金的脫氧劑。微孔硅鈣保溫材料微孔硅鈣保溫材料是一種優(yōu)良的保溫材料。
金屬硅的性質(zhì)與鍺、鉛、錫相近,所以叫做金屬硅。
硅元素硅,原子序數(shù)14,原子量28.0855, 硅有晶態(tài)和無定形兩種形式。晶態(tài)硅具有金剛石晶格,硬而脆,熔點1410°C,沸點2355°C,密度2.32~2.34克/厘米3,硬度為7。無定形硅是一種灰黑色粉末,實際是微晶體。硅能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,故廣泛用于作彈簧鋼。晶態(tài)硅的電導(dǎo)率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有明顯的半導(dǎo)體性質(zhì)。
硅在常溫下不活潑,與空氣、水和酸等沒有明顯作用;在加熱下,能與鹵素反應(yīng)生成四鹵化硅;650°C,時硅開始與氧完全反應(yīng);8%的SiMn或SiMnB鋼廣泛用于高載荷彈簧材料,同時加入鎢、釩、鉬、鈮、鉻等強碳化物形成元素。硅單質(zhì)在高溫下還能與碳、氮、硫等非金屬單質(zhì)反應(yīng);硅可間接生成一系列硅的氫化物;硅還能與鈣、鎂、鐵等化合,生成金屬硅化物。
超純的單晶硅可作半導(dǎo)體材料。粗的單晶硅及其金屬互化物組成的合金,常被用來增強鋁、鎂、銅等金屬的強度。
鈣和硅與氧都有很強的親和力。特別是鈣,不光與氧有非常強的親和力,而且與硫、氮都有很強的親和力。所以
硅鈣合金是一種較理想的復(fù)合膠氧劑、脫硫劑。
硅合金不光脫氧能力強,脫氧產(chǎn)物易于上浮,易于排出,而且還能改善鋼的性能,提高鋼的塑性、沖擊韌性和流動性。目前硅鈣合金可以代替鋁進行終脫氧。
特殊鋼和特殊合金生產(chǎn)中。例如鋼軌鋼、低碳鋼、不銹鋼等鋼種和鎳基合金、鈦基合金等特殊合金,均可用硅鈣合金作脫氧劑。硅鈣合金也適合作轉(zhuǎn)爐練鋼車間用的增溫劑,硅鈣合金還可用作鑄鐵的孕育劑和球墨鑄鐵生產(chǎn)中的添加劑。
氧化硅礦物冶煉金屬硅的過程是無渣過程,化學(xué)硅冶煉對硅石的選用較嚴格,不光雜質(zhì)含量要少,還要求有高的機械強度、足夠的熱穩(wěn)定性,適宜的粒度組成。
化學(xué)用硅熔煉盡量采用硅石。天然形態(tài)的氧化硅或者是以獨立的石英礦物存在,或者是以幾乎全是由氧化硅積成的巖石—硅石,或硅石形態(tài)的砂巖存在。在登月車、宇宙飛船、宇宙站、無人燈塔、無人中繼站、攜帶通訊設(shè)備晶體管、收音機等都可以用硅太陽能電池作電源。生產(chǎn)化學(xué)用硅的含有氧化硅礦物中的雜質(zhì)和粘著物,在熔煉過程中有的完全被還原,有的部分被還原,有的以化合物形態(tài)進入產(chǎn)品硅中或生成熔渣。