Kremniy metall qanday tozalanadi

Zamonaviy sanoatning ulkan tizimida ajralmas asosiy material sifatida silikon metall metallurgiya, yarimo'tkazgichlar va silikonlar kabi ko'plab muhim sohalarda keng qo'llaniladi. Po'latning ish faoliyatini yaxshilashga yordam berishdan chip ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo bo'lishgacha, silikon metallning sifati va rentabelligi ko'plab quyi oqim tarmoqlarining rivojlanishiga bevosita ta'sir qiladi. Ushbu maqolada biz silikon metallni (sanoat kremniyini) tozalash jarayonini tahlil qilamiz va xom ashyodan tayyor mahsulotgacha bo'lgan ishlab chiqarish sirlarini ochamiz.

Ta'rif

Silikon metall, shuningdek, sanoat kremniy yoki kristalli kremniy sifatida ham tanilgan, kimyoviy sohada muhim sanoat qiymatiga ega bo'lgan silikon monomerlarining bir shakli. Sanoat ishlab chiqarishida keng qo'llanilishi tufayli bu turli xil belgilar sanoatda keng qo'llaniladi.

Tasniflash tizimi

Silikon metall asosan uchta asosiy aralashmaning tarkibiga qarab tasniflanadi: temir, alyuminiy va kaltsiy. Ushbu tasnif aniq raqamlar bilan aks ettirilgan, masalan, silikon metallning "553" darajasi 5% temir, 5% alyuminiy va 3% kaltsiyni bildiradi, "3303" esa 3% temir, 3% alyuminiy va 0,3% kaltsiyni bildiradi. Sanoat bunga aniq raqamlash qoidalari orqali erisha oldi. Ushbu aniq raqamlash qoidasi orqali sanoat silikon metallning nopoklik holatini va sifat darajasini tezda aniqlashi mumkin.

Pastki oqim ilovalarining foizi

Silikon metall quyi oqimda keng qo'llanilishiga ega va bu nisbat turli sohalarda farq qiladi. Ularning 30,28 foizi yarimo'tkazgich va quyosh energiyasi sanoatiga xizmat qiluvchi polisilikon ishlab chiqarishga sarflanadi; 26,82% alyuminiy qotishmalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan-metallurgiya darajasidagi kremniyga tozalanadi; va 38,03% gidrometallurgiya jarayoni orqali yana tozalanadi, silikon kauchuk va silan ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan kimyoviy{5}}turli kremniyga aylanadi. Turli xil ilovalar kremniy metallining turli xil tozaligi va nopoklik tarkibini talab qiladi, bu esa tozalash jarayonidagi farqlarni aniqlaydi.

Silika, asosiy xom ashyo

Kompozitsiyaga qo'yiladigan talablar

Silika, kremniy metall ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo sifatida, qattiq kompozitsion standartlarga bo'ysunadi. Sanoat ishlab chiqarishida kremniyning SiO2 miqdori 99% dan katta yoki teng bo'lishi kerak, Fe2O3 esa 0,15% dan kam yoki teng, Al2O3 <0,2%, CaO <0,1% va umumiy aralashmalar afzalroq <0,6% bo'lishi kerak. Haddan tashqari nopoklik tarkibi eritish jarayoniga bevosita ta'sir qiladi, energiya sarfini oshiradi va hatto silikon metall sifatini pasaytiradi.

Jismoniy xususiyatlar

Kimyoviy tarkibiga qo'shimcha ravishda, kremniyning fizik xususiyatlari ham bir xil darajada muhimdir. Issiqlikka juda chidamli bo'lishi kerak va o'choqqa qo'shilganda termal faza o'zgarishiga duchor bo'lganda yorilish minimal bo'lishi kerak. Kuchli buzilish uchun boshlang'ich harorat qanchalik yuqori bo'lsa, o'choqning yuqori haroratli muhitida barqarorlikni ta'minlash uchun yaxshiroq. Bundan tashqari, SiO2 ning qaytarilishi muhim xususiyat bo'lib, kremniy dioksidini kremniy metalliga muvaffaqiyatli kamaytirish mumkinligini aniqlaydi.

Xom ashyoning tasnifi va ishlatilishi

Silika xomashyosining sifati va ulardan foydalanish usullari ham har xil. Yuqori sifatli kvarts qumi o'zining tozaligi va sifati tufayli odatda bevosita yuqori{2}}kvars shishasi mahsulotlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi va hatto qimmatbaho kristallar va turmalinlarga va hokazolarga qayta ishlanishi mumkin, bir oz pastroq, ammo zaxiralari ko'proq bo'lgan kremniy dioksidi, yaxshi atrof-muhit sharoitlari va atrof-muhit sharoitlari uchun qulayroqdir. silikon metall ishlab chiqarish uchun.

Uglerodli qaytaruvchilar

Reduktorlarning turlari

Kremniyli metallni eritish jarayonida tez-tez ishlatiladigan karbonli qaytaruvchilarga ko'mir, neft koksi va ko'mir kiradi. Ushbu qaytaruvchi moddalar kremniydan kremniyni kamaytirish uchun yuqori haroratlarda silika bilan reaksiyaga kirishadi.

Ishlash talablari

Barcha uglerodli materiallar kamaytiruvchi moddalar sifatida foydalanish uchun mos emas va ishlab chiqarish qattiq ishlash talablariga ega. Umuman olganda, qaytaruvchi yuqori qattiq uglerod, past kul, o'rtacha uchuvchi moddalar, past namlik, yuqori qarshilik, yuqori reaktivlik va ma'lum mexanik kuch bilan tavsiflanishi kerak. Faqatgina ushbu talablarni bajarish orqali biz eritish jarayonida kremniy oksidini samarali kamaytirishni ta'minlashimiz mumkin va shu bilan birga, keyingi zararsizlantirish jarayonining yukini kamaytirish uchun aralashmalarning kiritilishini kamaytirishimiz mumkin.

Eritish printsipi va usuli

Kremniy metallini eritishda asosan elektr pech usuli, ya'ni karbotermik usul qo'llaniladi. Asosiy printsip shundan iboratki, elektr kamon pechida kremniy oksidi (SiO2) uglerodli qaytaruvchi vosita bilan kimyoviy reaksiyaga kirishadi. Yuqori harorat sharoitida SiO2 uglerod (C) bilan reaksiyaga kirishib, kremniy (Si) va uglerod oksidi (CO) hosil qiladi, kimyoviy tenglama bilan: SiO2 + 2C → Si + 2CO. Bu jarayon kremniyni samarali kamaytirishni amalga oshirish uchun harorat va reaksiya sharoitlarini aniq nazorat qilishni talab qiladi.

Asosiy ishlab chiqarish jarayonlari

Dozalash va aralashtirish

Dozalash va aralashtirish eritishning asosiy bosqichlari hisoblanadi. Tarkibi va fizik xususiyatlari bo'yicha zaryadning bir xilligi va barqarorligini ta'minlash uchun ular kremniy va uglerodli qaytaruvchining kimyoviy tarkibi va zarracha hajmiga aniq mos kelishi kerak. Faqat bir xil zaryad elektr pechida barqaror va samarali reaktsiyani amalga oshirishi mumkin.

Pechni zaryadlash va zaryadlash

Zaryadlash jarayoni qat'iy ketma-ketlikda va zaryad o'choqqa ma'lum bir tarzda yuklanadi. Elektrodlarning asta-sekin tushirilishi bilan elektr ta'minoti boshlanadi va oqim reaktsiya jarayoniga muvofiq asta-sekin o'sib boradi. Ushbu bosqich operatordan oziqlantirish jarayoni silliq bo'lishini va oqimdagi anormalliklarning reaktsiyaga ta'sir qilmasligini ta'minlash uchun barcha parametrlarga jiddiy e'tibor berishni talab qiladi.

Pishirish va tozalash

Pishirish va tozalash butun eritish jarayonining kalitidir. Elektr pechining kuchlanishini, oqimini va boshqa parametrlarini aniq sozlash orqali, SiO2 ning silikon metallga to'liq tushishini ta'minlash uchun pech ichidagi harorat mos diapazonda saqlanadi. Shu bilan birga, jarayon davomida ba'zi aralashmalar samarali tarzda olib tashlanishi mumkin, bu esa silikon metallning dastlabki sifatini yaxshilaydi.

Nopoklarni ajratish

Eritish natijasida olingan kremniy metalli ma'lum aralashmalarni o'z ichiga oladi, ularni yanada tozalash va tozalash kerak. Umumiy usul - uchuvchi kremniy birikmalarini distillash orqali ifloslanishlarni ajratish uchun davolash, shu bilan turli xil ilovalar ehtiyojlarini qondirish uchun kremniyning tozaligini sezilarli darajada yaxshilaydi.

Kalıplama jarayoni

Nopoklikni ajratishdan keyin tozalangan kremniy ingotlar, bloklar yoki granulalar kabi qattiq shakllarga quyiladi. Keyinchalik, spetsifikatsiyalarga javob beradigan silikon metall mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun turli sohalarning dastur talablariga muvofiq maydalanadi, maydalanadi va qayta ishlanadi.

Qadoqlash va tarqatish

Kalıplama va qayta ishlashdan so'ng, tayyor kremniy metall mahsulotlari mahsulot xususiyatlari va mijozlar talablariga muvofiq qadoqlanadi. Qadoqlashdan keyin ushbu mahsulotlar elektronika, metallurgiya, kimyo va boshqalar kabi turli sohalarga tarqatiladi va turli ishlab chiqarish jarayonlariga kiritiladi.

Energiya iste'moli

Yuqori energiya iste'moli

Kremniy metall ishlab chiqarish odatda yuqori-energetika sanoati bo'lib, har tonna kremniy uchun o'rtacha 13 000 kVt/soat elektr energiyasi sarflanadi. Elektr boshq pechlarida kremniy va uglerodning kamayishi muammosiz sodir bo'lishini ta'minlash uchun 1800 darajagacha bo'lgan reaksiya harorati talab qilinadi. Bu silikon metall ishlab chiqarishni elektr resurslariga juda bog'liq qiladi va ishlab chiqarish odatda elektr energiyasi etarli bo'lgan hududlarda amalga oshiriladi.

Energiyani tejash choralari-

Energiya sarfini kamaytirish uchun turli choralar ko'rildi. U xomashyo tomondan reaksiya samaradorligini oshirish uchun-sifatli silika manbalari rudalari va yuqori faollik va past kul tarkibiga ega uglerodli qaytaruvchilarni tanlaydi; uskunaning ishlashini optimallashtirish uchun ilg'or termoelektr pechlarini qabul qiladi; va energiyani tejash va energiya sarfini kamaytirishga erishish uchun issiq to'xtashlar va notekis matolar kabi muammolarni kamaytirish uchun jarayonni optimallashtirish orqali energiya sarfini yanada kamaytiradi.

Xom ashyo sifati

Silika aralashmalarini nazorat qilish

Silika xom ashyosining nopoklik tarkibi ishlab chiqarishga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Yuqori sifatli sanoat kremniyini ishlab chiqarishda{1}}Fe2O3 15%, Al2O3 20%, CaO 15% dan kam; agar o'ta yuqori sifatli sanoat kremniy ishlab chiqarilsa, bu oksidlarni nazorat qilish standarti yanada qattiqroq bo'ladi. Nopoklarning yuqori miqdori o'choq og'zining yopishqoq yuzasiga, yomon o'tkazuvchanlikka, issiqlik yo'qotilishi va quvvat sarfini oshirishga olib keladi.

Kremniyning fizik xossalari

Silika dioksidining termal barqarorligi va portlash qarshiligi bir xil darajada muhimdir. Agar kremniyning termal barqarorligi yomon bo'lsa, qizdirilgandan keyin yorilishi oson bo'lsa, sirt po'stlog'i o'choqning o'tkazuvchanligiga jiddiy ta'sir qiladi, buning natijasida o'choq zaryadining yuqori qismi bog'lanadi, issiqlikni samarali o'tkazib bo'lmaydi va oxir-oqibat, energiya iste'moli sezilarli darajada oshdi. Bundan tashqari, silika zarrachalarining o'lchamini 50 - 120 mm da qat'iy nazorat qilish kerak, juda kichik yoki juda katta zarracha hajmi ishlab chiqarishga salbiy ta'sir qiladi.

Sanoat texnologiyasining uzluksiz rivojlanishi bilan silikon metallni qayta ishlash texnologiyasi ham energiya tejash, yuqori samaradorlik va yuqori tozalik yo'nalishida rivojlanadi. Kelajakda sanoat energiya sarfini kamaytirish va mahsulot tozaligini yaxshilash kabi muammolarga duch keladi, shuningdek, texnologik innovatsiyalar va yangi dastur sohalarini ochish kabi imkoniyatlar mavjud. Uzluksiz texnologik tadqiqotlar va ishlanmalar va jarayonlarni optimallashtirish orqali silikon metall sanoati zamonaviy sanoat rivojlanishi uchun yanada mustahkam yordam beradi.