Silicon công nghiệp (còn gọi là "silicon luyện kim" ở một số vùng) dùng để chỉ một sản phẩm dựa trên silicon tổng hợp-được sản xuất bằng cách nung chảy silica (SiO₂) và cacbon trong lò hồ quang điện. Đây là thuật ngữ chung bao gồm tất cả các sản phẩm silicon được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp (không bao gồm silicon loại bán dẫn có độ tinh khiết cao-). Đặc điểm chính của nó là hàm lượng silicon dao động từ 98,0% đến 99,5%, với các mức tạp chất khác nhau như sắt (Fe), nhôm (Al) và canxi (Ca) quyết định loại của nó.
Silicon công nghiệp đóng vai trò là nguyên liệu thô cơ bản cho các hợp kim sắt, hóa chất và các sản phẩm dựa trên silicon có độ tinh khiết từ-thấp đến{1}}silicon{2}}trung bình. Nó thường được phân loại theo hàm lượng tạp chất (ví dụ: Fe-Al-Ca tổng nhỏ hơn hoặc bằng 0,5% hoặc Nhỏ hơn hoặc bằng 1,0%) thay vì ngưỡng độ tinh khiết cao cố định.
kim loại siliconlà một tập hợp con -có độ tinh khiết cao của silicon công nghiệp, được xác định bởi hàm lượng silicon từ 99,5% trở lên (thường là 99,5%–99,9%) và mức tạp chất cực thấp. Các tạp chất chính (Fe, Al, Ca) được kiểm soát chặt chẽ-đối với loại cao cấp, tổng hàm lượng của ba nguyên tố này thường Nhỏ hơn hoặc bằng 0,3% (ví dụ: Fe Nhỏ hơn hoặc bằng 0,2%, Al Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1%, Ca Nhỏ hơn hoặc bằng 0,05%).
"Kim loại" trong tên của nó nhấn mạnh độ tinh khiết cao và ánh kim loại (so với-silicon công nghiệp có độ tinh khiết thấp hơn, có vẻ ngoài xỉn màu hơn). Nó được thiết kế riêng cho các ứng dụng yêu cầu độ ổn định hóa học và tính chất vật lý vượt trội, chẳng hạn như hợp kim-chất lượng cao và gốm sứ tiên tiến.
Ứng dụng: Phù hợp với yêu cầu về độ tinh khiết
Sự khác biệt đáng kể nhất giữa kim loại silicon và silicon công nghiệp nằm ở các kịch bản ứng dụng của chúng-độ tinh khiết quyết định trực tiếp đến ngành mà chúng phục vụ. Dưới đây là các trường hợp sử dụng chính của họ:
Ứng dụng Silicon công nghiệp (Độ tinh khiết 98,0%–99,5%)
Chi phí-hiệu quả và độ tinh khiết vừa phải của silicon công nghiệp khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng có độ chính xác-điều khiển theo khối lượng, độ chính xác thấp{2}}đến{3}}trung bình:
Sản xuất hợp kim sắt:
Ứng dụng lớn nhất-dùng để sản xuấtsắt silic (FeSi), một chất khử oxy quan trọng trong sản xuất thép. Silicon công nghiệp phản ứng với sắt tạo thành FeSi, chất này loại bỏ oxy khỏi thép nóng chảy và cải thiện độ dẻo dai của nó.
Hợp kim nhôm:
Được thêm vào nhôm để sản xuất hợp kim nhôm có độ bền cao-cho các bộ phận ô tô (ví dụ: khối động cơ), vật liệu xây dựng (ví dụ: cấu hình nhôm) và giấy bạc đóng gói. Nó tăng cường khả năng chống mài mòn và dẫn nhiệt của nhôm.
Chất trung gian hóa học:
Được sử dụng để sản xuất các hợp chất silicon cơ bản như silicon tetrachloride (SiCl₄) và natri silicat (thủy tinh nước) dùng làm chất tẩy rửa, chất kết dính và hóa chất xử lý nước.
Gốm sứ cấp thấp{0}}:
Sản xuất gạch chịu lửa, gạch men và chất mài mòn (ví dụ, cacbua silic) không yêu cầu độ tinh khiết cao.
Ứng dụng kim loại silicon (Độ tinh khiết lớn hơn hoặc bằng 99,5%)
Độ tinh khiết cao của kim loại silic khiến nó phù hợp với các ngành công nghiệp-cao cấp, có độ chính xác{1}}trong đó mức độ tạp chất ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất sản phẩm:
Hợp kim chất lượng cao-:
Sản xuất hợp kim nhôm đặc biệt cho ngành hàng không vũ trụ (ví dụ: thân máy bay), hàng hải (ví dụ: vỏ tàu) và các ứng dụng quân sự. Hàm lượng Fe/Al/Ca thấp ngăn ngừa các pha giòn trong hợp kim.
Công nghiệp silicon hữu cơ:
Nguyên liệu thô cốt lõi để sản xuất silicon (polysiloxan), được sử dụng trong chất bịt kín, chất bôi trơn, mỹ phẩm (ví dụ: dầu xả tóc) và thiết bị y tế. Độ tinh khiết cao đảm bảo tính ổn định hóa học và khả năng tương thích sinh học của silicone.
Gốm sứ cao cấp:
Sản xuấtsilicon nitrit (Si₃N₄)Vàcacbua silic (SiC)gốm sứ cho các bộ phận có nhiệt độ-cao (ví dụ: cánh tuabin khí), dụng cụ cắt và tấm bán dẫn. Độ tinh khiết ngăn ngừa sự hình thành khuyết tật trong cấu trúc gốm.
Công nghiệp PV năng lượng mặt trời:
Kim loại silicon cấp thấp (99,5%–99,7%) là tiền thân của cấp năng lượng mặt trời-đa silic, được sử dụng trong các tế bào pin mặt trời. Kiểm soát tạp chất đảm bảo hiệu suất chuyển đổi quang điện cao.
Câu hỏi thường gặp
- Q: Silicon loại bán dẫn có giống như kim loại silicon không?
Đáp: Không. Silicon loại bán dẫn{1}}có độ tinh khiết Lớn hơn hoặc bằng 99,9999% (6N+), cao hơn nhiều so với 99,5%–99,9% của kim loại silicon. Nó đòi hỏi các bước tinh chỉnh bổ sung (ví dụ: tan chảy vùng) và là một danh mục riêng biệt.
- Q:Silicon công nghiệp có thể nâng cấp lên silicon kim loại không?
Đáp: Có, nhưng chi phí-rất cao. Việc nâng cấp silicon công nghiệp đòi hỏi phải-nấu chảy lại và tinh chế chuyên sâu, đắt hơn so với việc sản xuất kim loại silicon trực tiếp từ nguyên liệu thô có độ tinh khiết cao.
- Q:Tại sao kim loại silicon lại đắt hơn silicon công nghiệp?
Đáp: Nguyên liệu thô-có độ tinh khiết cao (ví dụ: cát silic 99%) có giá cao hơn 2–3 lần so với cát silic thông thường và các-bước xử lý sau (rọc bằng axit, tinh chế chân không) sẽ tăng thêm 20%–30% vào chi phí sản xuất.
