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金屬硅生產(chǎn)采用碳熱法,即用硅石、碳質(zhì)還原劑在礦熱爐內(nèi)進(jìn)行冶煉的方法。這樣制得的硅純度為97%~98%,這樣的硅一般可以用在冶金用途。如果要得到更高品級(jí)的硅,則需再將其精煉除去雜質(zhì),得到純度為99.7%~99.8%的金屬硅。
目前,中國(guó)生產(chǎn)金屬硅的碳熱法的生產(chǎn)工藝路線:普遍采用的是以硅石為原料,石油焦、木炭、木片、低灰煤等為還原劑,在礦熱電爐中高溫熔煉,從硅石中還原出金屬硅,其為無(wú)渣埋弧高溫熔煉過(guò)程。
工業(yè)硅又稱(chēng)結(jié)晶硅或金屬硅。工業(yè)硅的主要用途是作為非鐵合金的添加劑。硅加入到某些有色金屬中時(shí),能提高基體金屬的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,有時(shí)還能改善基體的鑄造性能。工業(yè)硅也用作要求嚴(yán)格的硅鋼的合金劑,冶煉特種鋼種和非鐵基合金的脫氧劑。
氧化硅礦物冶煉金屬硅的過(guò)程是無(wú)渣過(guò)程,化學(xué)硅冶煉對(duì)硅石的選用較嚴(yán)格,不僅雜質(zhì)含量要少,還要求有高的機(jī)械強(qiáng)度、足夠的熱穩(wěn)定性,適宜的粒度組成。制造高純半導(dǎo)體現(xiàn)代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅制成的,而且高純度金屬硅還是生產(chǎn)光纖的主要原料,可以說(shuō)金屬硅已成為信息時(shí)代的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)。化學(xué)用硅熔煉宜采用硅石。天然形態(tài)的氧化硅或者是以獨(dú)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。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(guò)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(jìn)入產(chǎn)品硅中或生成熔渣。這樣不僅增大能量消耗,降低產(chǎn)品質(zhì)量,還給熔煉過(guò)程造成困難。