中国的金属硅行业,在发展的初期即86-89年就有一定的盲目性和自发性,它并不是原来计划经济的产物,而是中国当时的半开放状态下的产物,并没有对它进行什么指导,任其自由发展,多半是一些乡镇企业和个体经营者在进行运作,规模小很分散,几乎没有什么实力雄厚的。金属硅的用途:金属硅(Si)是工业提纯的单质硅,主要用于生产有机硅、制取高纯度的半导体材料以及配制有特殊用途的合金等。在当时的环境下,与其同时发展的某些国有外贸企业,和这些小金属硅厂之间有很大的不协调。
金属硅粉的功能有很多,也可以应用于很多不同的领域,金属硅可以生产硅橡胶、硅树脂、硅油等有机硅。由金属硅生产的硅橡胶弹性好,耐高温,用于制作品、耐高温垫圈等。硅油是一种油状物,其粘度受温度的影响很小,用于生产润滑剂、上光剂、流体簧、介电液体等,还可加工成无色透明的液体,作为防水剂喷涂在建筑物表面。硅树脂用于生产绝缘漆、高温涂料等。制造高纯半导体。现代化大型集成电路几乎都是用高纯度金属硅制成的,而且高纯度金属硅还是生产光纤的主要原料,可以说金属硅已成为信息时代的基础支柱产业。
金属硅是大量用于冶炼成硅铁合金作钢铁工业中合金元素,在很多种金属冶炼中作还原剂。硅还是铝合金中的良好组元,绝大多数铸造铝合金都含有硅。硅是电子工业超纯硅的原料,超纯半导体单晶硅做的电子器件具有体积小、重量轻、可靠性好和寿命长等优点。掺有特定微量杂质的硅单晶制成的大功率晶体管、整流器及太阳能电池,比用锗单晶制成的好。硅铝合金密度小,热膨胀系数低,铸造性能和抗磨性能好,用其铸造的合金铸件具有很高的抗击冲击能力和很好的高压致密性,可大大提高使用寿命,常用其生产航天飞行器和汽车零部件。非晶硅太阳能电池研究进展很快,转换率达到了8%以上。硅钼棒电热元件高使用温度可达1700℃,具有电阻不易老化和良好的性能。用硅生产的,可配制几百种硅树脂润滑剂和防水化合物等。此外,碳化硅可作磨料,高纯氧化硅制作的石英管是高纯金属冶炼及照明灯具的重要材料。 硅不仅能记载信息,还能对信息进行处理加工以获得新的信息。硅是非金属元素,兰灰色,有金属色泽,性硬且脆。硅的含量约占地壳质量的26%,其经常运用的牌号金属硅的分类通常按金属硅成分所含的铁、铝、钙三种首要杂质的含量来分类。中国的金属硅行业是一个比较早进入市场经济的行业,绝大部分企业已经掌握在私人手中,只要有合适的条件,想建炉很快,想停也很快。依照金属硅中铁、铝、钙的含量,可把金属硅分为553、441、411、421、3303、3305、2202、1101等不同的牌号。
金属硅又称工业硅或结晶硅,通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。其主要用途是作为非铁基合金的添加剂和生产半导体硅、有机硅的起始原料。粒度过大时,由于不能和捣炉粘料及反应速度相适应,易使未反应的硅石进入液体硅中,造成渣量增多,出炉困难,硅的回收率降低,能耗增大,甚至造成炉底上涨,影响正常生产。在我国,金属硅通常按其所含的铁、铝、钙三种主要杂质的含量来分类。按照金属硅中铁、铝、钙的百分比含量,金属硅可分为553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌号。
金属硅生产采用碳热法,即用硅石、碳质还原剂在矿热炉内进行冶炼的方法。这样制得的硅纯度为97%~98%,这样的硅一般可以用在冶金用途。硅铝合金是一种强复合脱氧剂,在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率,并可净化钢液,提高钢材质量。如果要得到更高品级的硅,则需再将其精炼除去杂质,得到纯度为99.7%~99.8%的金属硅。以石英砂为原料冶炼金属硅,包括石英砂制块、配制炉料和矿热炉冶炼几个步骤。
一般来说,英砂会直接用于生产好的石英玻璃制品,甚至被加工成宝石级别的如水晶,碧玺等制品。等级稍差但储量较大,开采条件稍好,周围电力较为便宜的则适合生产金属硅。特种硅钙材料可用作催化剂载体,在石油炼制、汽车尾气净化等多方面广泛应用。目前,中国生产金属硅的碳热法的生产工艺路线:普遍采用的是以硅石为原料,石油焦、木炭、木片、低灰煤等为还原剂,在矿热电炉中高温熔炼,从硅石中还原出金属硅,其为无渣埋弧高温熔炼过程。