Produktionen af metallurgisk siliciumpulver involverer en række kontrollerede industrielle trin for at sikre høj renhed og ensartet kvalitet. Nedenfor er en detaljeret beskrivelse af processen:
1. Klargøring af råvarer
Primære råvarer:
Kvartsit (SiO₂): Kvartsmalm med høj renhed (større end eller lig med 98,5 % SiO₂).
Kulholdige reduktionsmidler: Petroleumskoks, trækul eller kul, der virker som reduktionsmidler.
Forbehandling:
Kvartsit knuses og vaskes for at fjerne urenheder (f.eks. ler, organisk materiale).
Reduktionsmidler kalcineres for at reducere flygtige stoffer og forbedre reaktiviteten.
2. Carbotermisk reduktion i en lysbueovn
Nøglereaktion:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ (temperatur: 2000 grader).
Proces trin:
Oplader: Kvartsit og kulstofreducerende midler anbringes i en nedsænket lysbueovn.
Opvarmning af elektroder: Grafitelektroder genererer intens varme for at smelte og genoprette blandingen.
Slaggedannelse: Urenheder (Fe, Al, Ca) danner slagger og fjernes med jævne mellemrum.
UdskæringSmeltet silicium (97-99% renhed) tages fra bunden af ovnen og hældes i barrer.
3. Raffinering (valgfrit)
FormålYderligere reduktion af urenheder for at producere silicium af højere kvalitet (f.eks. 99,5 %+ renhed).
Metoder:
Slaggeraffinering: Tilsætning af flusmidler (f.eks. CaO) for at binde resterende urenheder.
Gasrensning: Blæser med oxygen eller klor for at fjerne metalurenheder.
4. Knusning og sigtning
Knusende: Siliciumbarrer knuses mekanisk til store granulat.
Slibning: Granulatet formales til pulver ved hjælp af kuglemøller eller jetmøller.
Screening: Partikler klassificeres efter størrelse (f.eks. 80-325 mesh) ved hjælp af vibrerende sigter.
5. Rengøring (til applikationer med høj renhed)
Kemisk udvaskning: Syrevask (HCl/HF) for at opløse resterende oxidlag.
Retningsbestemt krystallisation: Fjernelse af urenheder ved kontrolleret krystallisation (til sol-/elektronisk silicium).
6. Kvalitetskontrol og emballering
Tests
Spektrometri: Måler grundstofsammensætning (Fe, Al, Ca indhold).
Partikelstørrelsesanalyse: Sikrer overholdelse af specificerede partikelstørrelsesområder.
Fugtkontrol: Tørring til fugtindhold Mindre end eller lig med 0,1 %.
Pakke:
Forseglet i fugttætte poser (25 kg eller 1 ton) for at forhindre oxidation.
Mærkning, der angiver karakteren (f.eks. 553, 441), partinummer og sikkerhedscertifikater.