高矽

含矽量達14%以上至99%之間,其餘為雜質或另一種(個別兩種)主要元素,通過冶煉所得的合金俗稱矽產品。通常包括工業矽矽鐵矽鋇碳化矽矽鈣等,最常用的為工業矽、矽鐵兩種。

簡述

冶煉任一種矽產品必須涉及到礦石(含SiO2)這一原料,採礦會破壞森林、植被,同時冶煉過程也會產生大量的污染(如CO、粉塵過量等),屬於消耗資源、高污染、技術含量低的冶金行業。所以,已開發國家一般不予生產,主要依賴進口。由於矽產品的廣泛用途(汽車工業信息工業)又決定了它的最大消費方為已開發國家地區,所以開發中國家生產的矽產品,除自身消耗外,大部分用於出口換取外匯。

冶煉矽產品必須具備以下兩個最基本的條件:①自身環境淨化能力強的地方(亦允許產生輕度污染源的地方);②豐富的低價電源,因為矽冶為高耗能行業,以工業矽為例,每噸成品耗電平均12000度,通常只能以低廉的水電(每度從0.2-0.5元不等)作為生產能源。由於污染重,能耗高矽冶企業只能分布在邊遠、水電豐富(個別火電豐富)的地區,並且受電力緊張的緣故,在枯水季節常因限電而減產或停產。

行業狀況

福建三明地區是中國最早生產工業矽等矽產品的地方,由於近年水電的缺乏及資源的過度開採。目前福建的矽冶規模大部分偏小,近五六年來,貴州、雲南利用自身豐富的水電資源,已成為中國最大的矽生產基地,特別是貴州產量約占全國的50%以上,生產矽產品的地方還有四川湖南江西(個別)、西寧內蒙東北等地。除個別小廠外,現在矽鐵爐一般都在6300KVA以上,隨著國家對鐵合金行業的整頓,以及受環保要求,各地小容量電爐及達不到環保要求的爐子必然被淘汰。

產品用途

1、工業矽,俗稱金屬矽結晶矽,嚴格來講工業矽不屬於鐵合金行業,在習慣上由於工業矽的冶煉採用礦熱爐進行,就把工業矽劃分到鐵合金行業中。工業矽是指含矽量大於等於98.5%的純矽產品,其中以鐵、鋁、鈣(按順序排列)的三種雜質含量分成各小類,如553、441、331、2202等。其中553代表該品種工業矽含鐵小於等於0.5%,含鋁小於等於0.5%,含鈣小於等於0.3%;331工業矽代表含鐵小於等於0.3%,含鋁小於等於0.3%,含鈣小於等於0.1%,以此類推,因習慣原因其中2202也簡寫成220代表鈣小於等於0.02%,2開頭的工業矽也稱為化學矽。

工業矽的主要用途:工業矽作為非鐵基合金的添加劑。工業矽也用作要求嚴格的矽鋼的合金劑,冶煉特種鋼和非鐵基合金的脫氧劑。工業矽經一系列工藝處理後,可拉製成單晶矽,供電子工業使用,在化學工業中用於生產有機矽等,因此它有魔術金屬之稱,用途十分廣泛。

工業矽添加到鋁、鐵等金屬中,可改良或增強金屬的優良性能。汽車(含機車)用鋁對工業矽的需求相當大,所以一個地區、國家的汽車工業的發展狀況對工業矽的市場興衰有直接的影響。

工業矽進一步提純至99.999%以上(4個九以上,9越多越值錢),製成多晶矽(圓柱體),再用機械切割成矽單晶片,大量套用到電子信息工業上。比如各類IC卡、VCD片、DVD片等。目前我國提純的技術不是十分成熟,基本上依賴日本進口,即日本從我國以每噸7300元到7600元左右的價格進口工業矽原材料,進一步提純再以每噸30萬人民幣左右的價格出口到我國有關行業(如單晶矽廠等)。在切割單晶矽片方面,我國與已開發國家尚有一定的技術差距,特別是在矽片的後精加工及表面“塗料”等方面差距相當大。

矽鐵

矽鐵:矽鐵是以焦炭、鋼屑、石英(或矽石)為原料,用礦熱爐冶煉製成的。矽和氧很容易化合成二氧化矽。所以矽鐵常用於煉鋼作脫氧劑,同時由於SiO2生成時放出大量的熱,在脫氧同時,對提高鋼水溫度也是有利的。矽鐵作為合金元素加入劑。廣泛用於低合金結構鋼、合結鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工矽鋼之中,矽鐵在鐵合金生產及化學工業中,常用作還原劑。含矽量達95%-99%。純矽常用製造單晶矽或配製有色金屬合金。

用途: 矽鐵在鋼工業、鑄造工業及其他工業生產中被廣泛套用。

矽鐵是煉鋼工業中必不可少的脫氧劑。煉鋼中,矽鐵用於沉澱脫氧和擴散脫氧。磚坯鐵還作為合金劑用於煉鋼中。鋼中添加一定數量的矽,能顯著提高鋼的強度、硬度和彈性,提高鋼的磁導率,降低變壓器鋼的磁滯損耗。一般鋼中含矽0.15%-0.35%,結構鋼中含矽0.40%~1.75%,工具鋼中含矽0.30%~1.80%,彈簧鋼中含矽0.40%~2.80%,不銹耐酸鋼中含矽3.40%~4.00%,耐熱鋼中含矽1.00%~3.00%,矽鋼中含矽2%~3%或更高。在煉鋼工業中,每生產一噸鋼大約消耗3~5kg75%矽鐵。

高矽矽鐵或矽質合金在鐵合金工業中用作生產低碳鐵合金的還原劑。矽鐵加入鑄鐵中可作球墨鑄鐵的孕育劑,且能阻止碳化物形成,促進石墨的析出和球化,改善鑄鐵性能。

此外,矽鐵粉在選礦工業中可作懸浮相使用,在焊條製造業中作焊條的塗料;高矽矽鐵在電氣工業中可用製備半導體純矽,在化學工業中可用於製造矽酮等。

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