Промисловий кремній (у деяких регіонах його також називають «металургійним кремнієм») — це синтетичний кремнієвий-продукт, виготовлений шляхом плавлення кремнезему (SiO₂) і вуглецю в електродуговій печі. Це загальний термін, що охоплює всі кремнієві продукти, що використовуються в промислових цілях (за винятком високо-напівпровідникового-кремнію). Його ключовою особливістю є вміст кремнію в діапазоні від 98,0% до 99,5% з різними рівнями домішок, таких як залізо (Fe), алюміній (Al) і кальцій (Ca), які визначають його сорт.
Промисловий кремній служить основною сировиною для феросплавів, хімічних речовин і продуктів на основі кремнію від- до -середнього- ступеня чистоти. Його часто класифікують за вмістом домішок (наприклад, загальний вміст Fe-Al-Ca менше або дорівнює 0,5% або менше або дорівнює 1,0%), а не за фіксованим високим-порогом чистоти.
Металевий кремнійце високо{0}}підгрупа промислового кремнію, яка визначається вмістом кремнію 99,5% або вище (зазвичай 99,5%–99,9%) і надзвичайно низьким рівнем домішок. Основні домішки (Fe, Al, Ca) суворо контролюються-для вищих сортів, загальний вміст цих трьох елементів часто менше або дорівнює 0,3% (наприклад, Fe менше або дорівнює 0,2%, Al менше або дорівнює 0,1%, Ca менше або дорівнює 0,05%).
«Метал» у його назві підкреслює його високу чистоту та металевий блиск (порівняно з промисловим кремнієм нижчої-чистоти, який має тьмяніший вигляд). Його розроблено для застосувань, які вимагають чудової хімічної стабільності та фізичних властивостей, таких як високо-якісні сплави та вдосконалена кераміка.
Застосування: адаптовано до вимог чистоти
Найсуттєвіша відмінність між металевим кремнієм і промисловим кремнієм полягає в сценаріях їхнього застосування-чистота безпосередньо визначає, для яких галузей вони призначені. Нижче наведено їх основні випадки використання:
Промислове застосування кремнію (чистота 98,0%–99,5%)
Економічна-ефективність і помірна чистота промислового кремнію роблять його ідеальним для об’ємних-застосунків із низькою-–-середньою точністю:
Виробництво феросплавів:
Найбільше застосування-для виробництваферокремній (FeSi), ключовий розкислювач у виплавці сталі. Промисловий кремній реагує із залізом, утворюючи FeSi, який видаляє кисень із розплавленої сталі та покращує її міцність.
Сплав алюмінію:
Додається до алюмінію для виробництва-алюмінієвих сплавів високої міцності для автомобільних деталей (наприклад, блоків двигунів), будівельних матеріалів (наприклад, алюмінієвих профілів) і пакувальної фольги. Підвищує зносостійкість і теплопровідність алюмінію.
Хімічні проміжні продукти:
Використовується для виробництва основних сполук кремнію, таких як тетрахлорид кремнію (SiCl₄) і силікат натрію (водяне скло) для миючих засобів, клеїв і хімікатів для очищення води.
Низькоякісна-кераміка:
Виробництво вогнетривкої цегли, керамічної плитки та абразивів (наприклад, карбіду кремнію), де не потрібна висока чистота.
Застосування металевого кремнію (чистота більше або дорівнює 99,5%)
Висока чистота металевого кремнію робить його придатним для високо-прецизійних-галузей промисловості, де рівень домішок безпосередньо впливає на продуктивність продукту:
Високоякісні-сплави:
Виробництво спеціальних алюмінієвих сплавів для аерокосмічного (наприклад, фюзеляжі літаків), морського (наприклад, корпуси суден) і військового застосування. Низький вміст Fe/Al/Ca запобігає утворенню крихких фаз у сплаві.
Кремнійорганічна промисловість:
Основна сировина для виробництва силіконів (полісилоксанів), які використовуються в герметиках, мастилах, косметиці (наприклад, кондиціонерах для волосся) і медичних пристроях. Висока чистота забезпечує хімічну стабільність і біосумісність силікону.
Advanced Ceramics:
Виробництвонітрид кремнію (Si₃N₄)ікарбід кремнію (SiC)кераміка для високотемпературних компонентів (наприклад, лопатей газових турбін), ріжучих інструментів і напівпровідникових пластин. Чистота запобігає утворенню дефектів у керамічних конструкціях.
Сонячна фотоелектрична промисловість:
Низько{0}}металічний кремній (99,5%–99,7%) є попередником сонячного-класуполікремній, що використовується в сонячних панелях. Контроль домішок забезпечує високу ефективність фотоелектричного перетворення.
FAQ
- Q: Чи є напівпровідниковий-кремній таким же, як і металевий кремній?
Відповідь: Ні. Напівпровідниковий-кремній має чистоту більше або дорівнює 99,9999% (6N+), що набагато вище, ніж металевий кремній 99,5%–99,9%. Він вимагає додаткових етапів рафінування (наприклад, зонної плавки) і є окремою категорією.
- Q:Чи можна оновити промисловий кремній до металевого кремнію?
В: Так, але це-надмірно дорого. Оновлення промислового кремнію потребує повторної-плавки та інтенсивного очищення, що дорожче, ніж виробництво металевого кремнію безпосередньо з -чистої сировини.
- Q:Чому металевий кремній дорожчий, ніж промисловий кремній?
A: Високо{0}}чиста сировина (наприклад, 99% кремнеземний пісок) коштує в 2–3 рази дорожче, ніж звичайний кремнеземний пісок, а етапи-обробки (кислотне вилуговування, вакуумне очищення) збільшують витрати на виробництво на 20–30%.
