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    工業由二氧化硅制取高純硅的原理方程式(3步)

    作者:化工綜合網發布時間:2023-09-15分類:催化劑及助劑瀏覽:1430


    導讀:一、工業由二氧化硅制取高純硅的原理方程式(3步)siq2+2c=si(粗)+2cosi(粗)+2cl2=sicl4sicl4+2h2=si(純)+4hcl或si(粗)+3h...

    一、工業由二氧化硅制取高純硅的原理方程式(3步)

    siq2+2c=si(粗)+2co

    si(粗)+2cl2=sicl4

    sicl4+2h2=si(純)+4hcl

    或si(粗)+3hcl=sihcl3+h2

    然后用精餾方法將sicl4和sihcl3提純后在用h2還原

    二、工業上如何制二氧化硅的化學方程式

    1:Na2CO3+SiO2=+CO2

    2:Na2SiO3+2H+=H2SiO3+2Na+

    3:H2SiO3=灼燒=H2O+SiO2

    一般高度提純方式

    三、金屬硅的硅的冶煉工藝是什么?

    化學工業用硅的冶煉工藝

    1、化學用硅的工藝流程包括爐料準備,電爐熔煉,硅的精制和澆鑄,除去熔渣夾雜而進行的破碎。在爐料配制之前,所有原料都要進行必要的處理。硅石在顎式破碎機中破碎到塊度不大于100mm,篩出小于5mm的碎塊,并用水沖洗潔凈。因為熔爐中碎塊在爐膛上部熔融,從而降低了爐料的透氣性,使生產過程難以進行。石油焦有較高的導電系數,要破碎到塊度不大于10mm,又要控制石油焦的粉末量。因其在爐膛口上直接燃燒,會造成還原劑不足。

    2、化學用硅生產中,煙煤完全可以取代木炭,如湖南株洲精洗煙煤,固定炭達77.19%,揮發分為19.4%,灰分含量3.41%,Fe2O3含量0.22%,Al2O3含量0.99%,CaO含量0.17%。經生產實踐,采用此種煙煤冶煉化學用硅是可行的。

    3、生產化學用硅用的木塊和木片是用截材機和木片削片機加工的。爐料中碳質還原劑主要以石油焦和煙煤為主,木塊和木片的用量要視爐況來決定。生產中不用木質,反而產品質量還更穩定。爐料的配比根據要求所生產的產品級別來定。石油焦和煙煤的配比按每批礦硅需要的碳量來確定。石油焦和煙煤的比例對爐料的工作電阻影響較大。

    4、爐料各組分經稱量后,將爐料混合均勻,待搗爐后,將混合均勻的爐料集中加入爐內。保持一定的料面高度,加料均勻。

    5、化學硅生產是連續不斷進行的。爐內的狀況也不是永恒不變的?;瘜W硅生產在電爐內是以電能轉換成熱能,然后再用熱能直接加熱物料而產生化學反應的過程。所以爐內的電氣特性是非常重要的,熔煉實行閉弧操作,保持高溫爐,提高熱效率,提高電爐利用率,在研究中使用容量為3200KVA和6300KVA金屬硅爐各一臺。熔煉采用一定時間的燜燒和定期集中加料的操作方法進行。正常情況下爐料難以自動下沉,一般需強制沉料。爐況容易波動,較難控制。因此,在生產中必須正確判斷,及時處理。每4小時出一次爐,進行精練澆鑄,破碎挑渣整理入庫。

    一、概述/金屬硅?

    金屬硅又稱結晶硅或工業硅,其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑,是二十世紀六十年代中期出現的一個商品名稱。它的出現與半導體行業的興起有關。目前,國際用作法是把商品硅分成金屬硅和半導體硅。金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內冶煉成的產品,主成分硅元素的含量在98%左右,其余雜質為鐵、鋁、鈣等。金屬硅價格昂貴。[2]?工業上,金屬硅通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制得。?化學反應方程式:?SiO2?+?2C?→?Si?+?2CO?這樣制得的金屬硅純度為97~98%。再將它融化后重結晶,用酸除去雜質,得到純度為99.7~99.8%的金屬硅。[3]

    二、性質/金屬硅?

    硅是半金屬之一,舊稱“矽”。熔點為1420℃,密度為2.34克/厘米3。質硬而脆。在常溫下不溶于酸,易溶于堿。金屬硅成分主要是硅,因此和硅具有相類似的性質。金屬硅的性質與鍺、鉛、錫相近,具有半導體性質。[3]?硅在地殼中資源極為豐富,僅次于氧,占地殼總重的四分之一還強,以二氧化硅或硅酸鹽形式存在。最純的硅礦物是石英或硅石。硅有兩種同素異形體:一種為暗棕色無定形粉末,性質活潑,在空氣中能燃燒;另一種為性質穩定的晶體(晶態硅)。一般硅石和石英用于玻璃和其它建材,優質的石英用于制作合金、金屬和單晶。

    三、分類/金屬硅?

    1、金屬硅的分類通常按金屬硅成分所含的鐵、鋁、鈣三種主要雜質的含量來分類。按照金屬硅中鐵、鋁、鈣的含量,可把金屬硅分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號。

    2、工業上,金屬硅通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制得。?化學反應方程式:?SiO2?+?2C?→?Si?+?2CO?這樣制得的硅純度為97~98%,叫做金屬硅。再將它融化后重結晶,用酸除去雜質,得到純度為99.7~99.8%的金屬硅。

    3、金屬硅成分主要是硅,因此和硅具有相類似的性質。硅有無定形硅和晶形硅兩種同素異形體。無定形硅是灰黑色粉末,實際上也是一種微晶體。晶形硅具有金剛石的晶體結構和半導體性質?,?熔點?1410℃?,?沸點?2355℃?,密度2.32~2.34克/厘米3,莫氏硬度?7,性脆?。無定形硅化學性質活潑,在氧氣中能劇烈燃燒。它在高溫下與鹵素、氮、碳等非金屬發生反應,也能與鎂、鈣、鐵等金屬作用,生成硅化物。無定形硅幾乎不溶于包括氫氟酸在內的所有無機酸和有機酸,但能溶于硝酸與氫氟酸的混合酸。濃氫氧化鈉溶液能溶解無定形硅,放出氫氣。晶形硅比較不活潑,即使在高溫下也不與氧氣化合,它也不溶于任何一種無機酸和有機酸,但可溶于硝酸和氫氟酸的混合酸以及濃氫氧化鈉溶液。

    四、附加產品/金屬硅

    包括硅微粉,邊皮硅,黑皮硅,金屬硅渣等。其中硅微粉也稱硅粉、微硅粉或硅灰,它廣泛應用于耐火材料和混凝土行業。

    五、用途/金屬硅?

    金屬硅要用于生產有機硅、制取高純度的半導體材料以及配制有特殊用途的合金等。

    (1)生產硅橡膠、硅樹脂、硅油等有機硅。

    硅橡膠彈性好,耐高溫,用于制作醫療用品、耐高溫墊圈等。

    硅樹脂用于生產絕緣漆、高溫涂料等。

    硅油是一種油狀物,其粘度受溫度的影響很小,用于生產高級潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等,還可加工成無色透明的液體,作為高級防水劑噴涂在建筑物表面。

    (2)制造高純半導體。

    現代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅制成的,而且高純度金屬硅還是生產光纖的主要原料,可以說金屬硅已成為信息時代的基礎支柱產業。

    (3)配制合金。

    硅鋁合金是用量最大的硅合金。硅鋁合金是一種強復合脫氧劑,在煉鋼過程中代替純鋁可提高脫氧劑利用率,并可凈化鋼液,提高鋼材質量。硅鋁合金密度小,熱膨脹系數低,鑄造性能和抗磨性能好,用其鑄造的合金鑄件具有很高的抗擊沖擊能力和很好的高壓致密性,可大大提高使用壽命,常用其生產航天飛行器和汽車零部件。

    硅銅合金具有良好的焊接性能,且在受到沖擊時不易產生火花,具有防爆功能,可用于制作儲罐。

    鋼中加入硅制成硅鋼片,能大大改善鋼的導磁性,降低磁滯和渦流損失,可用其制造變壓器和電機的鐵芯,提高變壓器和電機的性能。

    隨著科學技術的發展,金屬硅的應用領域還將進一步擴大。

    參考資料

    互動百科:%E9%87%91%E5%B1%9E%E7%A1%85

    標簽:金屬硅冶煉工藝


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