عملية تصنيع معدن السيليكون

معدن السيليكونيتم إنتاجه على نطاق واسع من خلال اختزال السيليكا، وهو المركب الكيميائي الموجود في الرمال، مع الكربون في فرن القوس الكهربائي. تتضمن العملية عدة خطوات بما في ذلك تحضير المواد الخام، واختزال السيليكا، وتكرير معدن السيليكون.

أولاً، قبل تقليل السيليكا، يتم خلط المواد الخام مثل الفحم ورقائق الخشب والسيليكا وتجفيفها جيدًا لإزالة أي رطوبة. ثم يتم وضع المواد في فرن القوس الكهربائي وتسخينها إلى درجة حرارة حوالي 2000 درجة. يتم توليد الحرارة بواسطة قوس كهربائي يتم إنتاجه بين قطبين من الجرافيت موضوعين أعلى الفرن.

ثانيا، بمجرد تسخين الفرن إلى درجة الحرارة المطلوبة، يضاف مسحوق فحم الكوك أو الأنثراسايت إلى الخليط. يعمل فحم الكوك كعامل اختزال، حيث يزيل الأكسجين من السيليكا لتكوين ثاني أكسيد السيليكون وأول أكسيد الكربون. ثم يتفاعل ثاني أكسيد السيليكون مع الكربون المتبقي في الفرن لإنتاج معدن السيليكون.

وأخيرًا، يخضع معدن السيليكون الناتج من فرن القوس الكهربائي لمزيد من التنقية لإزالة الشوائب مثل الكبريت والفوسفور والمعادن الأخرى. ثم يتم صبها في سبائك لمزيد من المعالجة أو بيعها كمواد خام لصناعات أخرى.

بشكل عام، تعد عملية تصنيع معدن السيليكون عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة-وتتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة حرارة الفرن وإضافة عوامل اختزال لإنتاج-معدن سيليكون عالي الجودة. المنتج النهائي عبارة عن معدن لامع ورمادي وهش يستخدم على نطاق واسع في صناعات الإلكترونيات والطاقة الشمسية.

العملية تصنيع معدن السيليكونيتضمن تقليل السيليكا (SiO₂) بالكربون في فرن القوس المغمور (SAF) عند درجات حرارة عالية. إليك تفصيل-بواسطة-الخطوات:

1. تحضير المواد الخام

السيليكا (SiO₂): يتم استخدام الكوارتز عالي النقاء- (أكبر من أو يساوي 99% SiO₂).

مختزلات الكربون: فحم الكوك البترولي أو الفحم الحجري أو الفحم النباتي أو رقائق الخشب.

إضافات اختيارية: رقائق الصلب (للمساعدة في تكوين الخبث).

2. التكسير والخلط

يتم سحق الكوارتز إلى قطع صغيرة (20-80 ملم).

يتم طحن المواد الكربونية وخلطها مع الكوارتز بنسب دقيقة (~3:1 SiO₂:C).

3. الصهر في فرن القوس المغمور (SAF)

ويتم إدخال الخليط في فرن القوس الكهربائي (نوع المقاومة-، 1600–2000 درجة).

توفر الأقطاب الكهربائية (الجرافيت أو سودربيرج) الطاقة (حوالي 10-35 ميجا فولت أمبير).

ردود الفعل الرئيسية:

SiO2+2C→Si+2CO(التفاعل الرئيسي)

SiO2+C → SiO+CO(متوسط)

SiO + C → Si + CO (ثانوي)

تشكل الشوائب (Fe، Al، Ca) خبثًا (يتم إزالته بشكل دوري).

4. التنصت والتكرير

يتم استخراج السيليكون المنصهر (نقاوة 99%) من الفرن.

التكرير (اختياري):

علاج الخبث(يزيل الأكاسيد).

تطهير الغاز(O₂/Cl₂ لتقليل Al,Ca).

تكرير مغرفة(للدرجات العليا).

5. الصب والسحق

يُسكب السيليكون في قوالب، ويُبرد، ويُجمد.

يتم سحق السبائك وتحديد حجمها وتعبئتها.

6. التصنيف حسب النقاء

السيليكون المعدني-درجة السيليكون (MG-Si): 98-99.5% سي (يستخدم في سبائك الألومنيوم والسيليكون).

درجات أعلى: تم تحسينه بشكل أكبر لاستخدام الطاقة الشمسية (SoG-Si) أو أشباه الموصلات.

التحديات الرئيسية

استهلاك عالي للطاقة(~10–14 ميجاوات/طن سي).

التحكم في الانبعاثات(ثاني أكسيد الكربون، غاز SiO، الغبار).

إدارة الشوائب(الحديد، آل، كاليفورنيا، ب، ف).

الاعتبارات البيئية

انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: من مختزلات الكربون (حوالي 5–6 طن ثاني أكسيد الكربون/طن سي).

خبث النفايات: يمكن إعادة تدويرها في البناء.

معالجة الغازات: تلتقط المرشحات غبار SiO₂.

س: أين يمكن شراء أو طلب معدن السيليكون؟
ج: أرسل بريدًا إلكترونيًا إلى info@kexingui.com
واتس اب/ويشات: 86-17550895599