氧化硅矿物冶炼金属硅的过程是无渣过程,化学硅冶炼对硅石的选用较严格,不仅杂质含量要少,还要求有高的机械强度、足够的热稳定性,适宜的粒度组成。化学用硅熔炼尽量采用硅石。
天然形态的氧化硅或者是以***的石英矿物存在,或者是以几乎全是由氧化硅积成的岩石—硅石,或硅石形态的砂岩存在。生产化学用硅的含有氧化硅矿物中的杂质和粘着物,在熔炼过程中有的完全被还原,有的部分被还原,有的以化合物形态进入产品硅中或生成熔渣。
化学硅生产是连续不断进行的。炉内的状况也不是永恒不变的。化学硅生产在电炉内是以电能转换成热能,然后再用热能直接加热物料而产生化学反应的过程。
所以炉内的电气特性是非常重要的,熔炼实行闭弧操作,保持高温炉,提高热效率,提高电炉利用率,在研究中使用容量为3200KVA和6300KVA金属硅炉各一台。
熔炼采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法进行。正常情况下炉料难以自动下沉,一般需强制沉料。炉况容易波动,较难控制。因此,在生产中必须正确判断,及时处理。
高纯的单晶硅是重要的半导体材料。金属硅行业特点分析,在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半导体;掺入微量的第VA族元素,形成n型和p型半导体结合在一起,就可做成太阳能电池,将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。
金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。金属硅行业特点分析,将陶瓷和金属混合烧结,制成金属陶瓷复合材料,它耐高温,富韧性,可以切割,既继承了金属和陶瓷的各自的优点,又弥补了两者的先天缺陷。
金属硅成分主要是硅,因此和硅具有相类似的性质。硅有无定形硅和晶形硅两种同素异形体。无定形硅是灰黑色粉末,实际上也是一种微晶体。
金属硅粉的用途广泛,可用于有机硅高分子材料、单晶硅、冶金铸造、冶炼、化工产品、耐火材料、铝及铝合金等产品的制造。尤其是向纳米尺度转变时,由于尺寸效应,将赋予硅材料新的特性,使其在陶瓷材料、复合材料、催化材料、光电池以及生物材料等领域都具有巨大的潜在应用前景。
无定形硅几乎不溶于包括在内的所有无机酸和有机酸,但能溶于与的混合酸。浓能溶解无定形硅,放出氢气。