金属硅,也称为晶体硅或工业硅,主要用作非铁基合金的添加剂。金属硅是由应时和焦炭在电热炉中熔炼而成的产品。
“金属硅”(在中国也叫工业硅)是20世纪60年代中期出现的商品名称。它的出现与半导体产业的崛起有关。
国际通用做法是将工业硅分为金属硅和半导体硅。金属硅是由应时和焦炭在电热炉中熔炼而成的产品。
硅的主要成分约为98%(金属硅中也含有99.99%的硅),其余杂质为铁、铝、钙等。
半导体硅用于制造半导体器件的高纯度金属硅。它以多晶和单晶形式出售,前者便宜,后者贵。
因为用途不同,所以分为很多规格。据统计,1985年,世界消耗了约50万吨金属硅,其中约60%用于铝合金,93金属硅供应商,不到30%用于有机硅,约3%用于半导体,其余用于钢铁冶炼和精密陶瓷。
随着国家能源政策的收紧,节能减排的发展,新能源的推广,金属硅冶炼已经成为初级产品和工艺。
国内很多新兴能源企业纷纷打造金属硅、多晶硅、单晶硅、太阳能电池等一系列循环产业链,必然会影响未来几年整个能源领域的发展和新能源在中国的应用。
金属硅主要由硅组成,因此它具有与硅相似的性质。硅有两种同素异形体:非晶硅和晶体硅。
非晶硅是灰黑色粉末,其实是一种微晶。晶体硅具有金刚石的晶体结构和半导体性质,熔点1410℃,沸点2355℃,莫氏硬度7,脆性大。非晶硅具有活跃的化学性质,在氧气中会剧烈燃烧。
它在高温下与卤素、氮、碳等非金属反应,也能与镁、钙、铁等金属反应形成硅化物。非晶硅几乎不溶于包括氢氟酸在内的所有无机酸和有机酸,但溶于硝酸和氢氟酸的混合酸。
浓氢氧化钠溶液可以溶解非晶硅,释放氢气。晶体硅相对不活泼,即使在高温下也不与氧结合。它不溶于任何无机酸或有机酸,但溶于硝酸和氢氟酸的混合酸和浓氢氧化钠溶液。
金属硅冶炼是高能耗生产,我国金属硅生产历史悠久。
金属硅的分类通常是根据铁、铝和钙的含量来分类的。根据金属硅中铁、铝、钙的含量,93金属硅供应商,金属硅可分为553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同等级。
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在工业中,金属硅通常是通过在电炉中用碳还原二氧化硅来制备的。化学反应方程式:SiO2+2C→Si+2CO。这样制得的硅纯度为97~98%,称为金属硅。熔化,重结晶,用酸除去杂质,得到纯度为99.7-99.8%的金属硅。