化学工业用硅的冶炼工艺化学用硅的工艺流程包括炉料准备,电炉熔炼,硅的精制和浇铸,除去熔渣夹杂而进行的破碎。在炉料配制之前,所有原料都要进行必要的处理。硅石在颚式破碎机中破碎到块度不大于100mm,筛出小于5mm的碎块,并用水冲洗洁净。对于电子元件:硅金属用于生产高纯度单晶硅和多晶硅,用于半导体等电子元件。因为熔炉中碎块在炉膛上部熔融,从而降低了炉料的透气性,使生产过程难以进行。
金属硅的性质与锗、铅、锡相近,所以叫做金属硅。
硅元素硅,原子序数14,原子量28.0855, 硅有晶态和无定形两种形式。晶态硅具有金刚石晶格,硬而脆,熔点1410°C,沸点2355°C,密度2.32~2.34克/厘米3,硬度为7。无定形硅是一种灰黑色粉末,实际是微晶体。炼钢是一种古老的技艺,随着技艺的升级对冶金材料的要求也在不断提高,在炼钢中放入硅球可以起到脱氧剂的应用,使钢水中的氧气快速脱氧,提高钢材的硬度与质量。晶态硅的电导率不及金属,且随温度升高而增加,具有明显的半导体性质。
硅在常温下不活泼,与空气、水和酸等没有明显作用;在加热下,能与卤素反应生成四卤化硅;650°C,时硅开始与氧完全反应;硅单质在高温下还能与碳、氮、硫等非金属单质反应;在冶金行业有种技术叫做“回炉”,而回炉是放入硅球可以大大减少回炉所耗费的成本问题,将炉内的材料更好的聚合,硅球具有球化剂、孕育剂的应用。硅可间接生成一系列硅的氢化物;硅还能与钙、镁、铁等化合,生成金属硅化物。
超纯的单晶硅可作半导体材料。粗的单晶硅及其金属互化物组成的合金,常被用来增强铝、镁、铜等金属的强度。
金属硅又称结晶硅或工业硅,其主要用途是作为非铁基合金的添加剂,是二十世纪六十年代中期出现的一个商品名称。它的出现与半导体行业的兴起有关。
目前,国际用作法是把商品硅分成金属硅和半导体硅。金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品,主成分硅元素的含量在98%左右,其余杂质为铁、铝、钙等。
金属硅价格昂贵。工业上,金属硅通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。再将它融化后重结晶,用酸除去杂质,得到纯度为99.7-99.8%的金属硅。
合金元素硅在普通低合金钢中可提高强度,改善局部腐蚀抗力,在调质钢中可提高淬透性和耐回火性,是多元合金结构中的主要合金组元之一。
硅的质量分数为0.5%-2.8%的SiMn或 SiMnB钢广泛用于高载荷弹簧材料,同时加入钨、钒、钼、铌、铬等强碳化物形成元素。
硅钢片是硅的质量分数为1.0%-4.5%的低碳钢和超低碳钢,用于电机和变压器。在不锈钢和耐蚀钢中,与钼、钨、铬、铝、钛、氮等配合,提高耐蚀性和抗高温氧化性能。用不锈钢和耐蚀钢制作的雕像经久如新。硅含量较高的石墨钢用于冷模具材料。