2023-06-20
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金屬硅的制備技術(shù)
金屬硅又可以稱為冶金硅、粗硅或工業(yè)硅，在晶體結(jié)構(gòu)上金屬硅也是呈多晶狀態(tài)，純度約為98％～99％。它主要用做鋼鐵、等硅制品的添加劑，有少量(約2％左右)的金屬硅經(jīng)過進(jìn)一步提純，制備成太陽能級(jí)和半導(dǎo)體級(jí)多晶硅。
金屬硅的原材料石英砂，是SiO：的一種形態(tài)。為了提高金屬硅的純度，降低生產(chǎn)成本，一般對(duì)金屬硅的原材料礦——石英礦有一定的純度要求，并不是所有的石英砂都能作為硅材料的原料。
制備金屬硅一般利用電弧爐，原料為純度在98％～99％左右的石英砂和焦炭或木炭。在2000℃左右進(jìn)行還原反應(yīng)，可以生成金屬硅，其主要反應(yīng)式為
SiO23C-----SiC2C0(3．8)
2SiCSiO2-----3Si2C0(3．9)
從式(3．8)和式(3．9)可知，除了生成硅之外，還會(huì)產(chǎn)生大量的CO有害氣體，它在空氣中和氧氣作用，會(huì)進(jìn)一步生成大量的CO2，成為污染環(huán)境的有害氣體，如下式所示：
2C002----2C02(3．10)
圖3．3所示為金屬硅制備的示意圖，從圖中可以看出，一般利用碳電極產(chǎn)生電弧，在高溫下產(chǎn)生熔體的硅，被收集后，是金屬硅。同時(shí)，在爐子的底部產(chǎn)生爐渣，在表面有CO2溢出。
金屬硅的制備相對(duì)耗能，也會(huì)產(chǎn)生空氣污染。因此，如何降低能耗以及如何減少CO2的排放量是目前研究的重 點(diǎn)。另外，在選擇石英原料方面，如何使其具有盡可能少的B、P雜質(zhì)，也是一個(gè)值得關(guān)注的問題。
