Yn nhirwedd helaeth y diwydiant modern,metel siliconfel "perlog diwydiannol" disglair. Gyda'i berfformiad unigryw a'i gymhwysiad eang, mae'n chwarae rhan hanfodol mewn sawl maes. P'un a yw'n ddatblygiad cyflym y diwydiant gwybodaeth electronig neu'r datblygiadau arloesol ym maes egni newydd, maent yn anwahanadwy oddi wrth gefnogaethsilicon metelaidd.
Nodweddion silicon metel
Metel silicon, a elwir hefydsilicon diwydiannol, yn fetel sengl sy'n cynnwys silicon (SI). Mae ei briodweddau cemegol yn sefydlog, ac mae ei burdeb fel arfer yn uwch na 98%. Gall cynhyrchion o ansawdd uchel hyd yn oed gyrraedd 99.99%.
O safbwynt priodweddau ffisegol, mae gan silicon metel llewyrch metelaidd llwyd arian a chaledwch uchel. Mae caledwch Mohs tua 7, sy'n debyg i gwarts, sy'n gwneud iddo gael ymwrthedd gwisgo da. Mae ei bwynt toddi mor uchel â 1414 gradd, ac mae ei ferwbwynt mor uchel â 3265 gradd. Mae'r nodwedd pwynt toddi uchel hon yn caniatáu i silicon metelaidd gynnal cyflwr corfforol sefydlog mewn amgylchedd tymheredd uchel, gan osod y sylfaen ar gyfer ei gymhwyso yn y maes diwydiannol tymheredd uchel.
O ran priodweddau cemegol, Mae metel silicon yn anactif yn gemegol ar dymheredd yr ystafell, yn anhydawdd mewn dŵr, asid nitrig ac asid hydroclorig, ond yn hydawdd mewn toddiant asid hydrofluorig ac alcali. O dan amodau tymheredd uchel, gall silicon metelaidd ymateb yn gemegol gydag elfennau fel ocsigen, nitrogen a charbon i gynhyrchu silicidau amrywiol. Er enghraifft, yn y broses gwneud dur, mae silicon metelaidd yn adweithio ag ocsigen i gynhyrchu silicon deuocsid (SIO₂), a thrwy hynny gyflawni pwrpas dadocsidiad. Mae'r priodweddau ffisegol a chemegol unigryw hyn yn gwneud silicon metelaidd yn ddeunydd sylfaenol anhepgor mewn llawer o gynyrchiadau diwydiannol.
Proses gynhyrchu o silicon metelaidd
Mae cynhyrchu metel silicon yn broses gymhleth sydd â gofynion technegol uchel. Y broses gynhyrchu brif ffrwd gyfredol yw mwyndoddi ffwrnais drydan, ac mae ei broses gynhyrchu yn cynnwys tri dolen allweddol yn bennaf: paratoi deunydd crai, mwyndoddi ffwrnais drydan, mireinio a castio.
(I) Paratoi deunydd crai
Y prif ddeunyddiau crai ar gyfer cynhyrchu metel silicon yw silica (cynnwys SIO₂ sy'n fwy na neu'n hafal i 97%), asiantau lleihau carbonaceous (fel golosg petroliwm, siarcol, glo bitwminaidd, ac ati) a blawd llif. Silica yw prif ffynhonnell silicon, ac mae ei ansawdd yn effeithio'n uniongyrchol ar burdeb metel silicon; Defnyddir asiant lleihau carbonaceous i leihau silicon mewn silica ar dymheredd uchel; Gall ychwanegu sglodion pren wella athreiddedd y gwefr a hyrwyddo cynnydd llyfn yr adwaith. Yn y cam paratoi deunydd crai, mae angen malu a sgrinio silica i wneud i'w faint fodloni'r gofynion cynhyrchu, ac mae lleithder, cynnwys lludw a dangosyddion eraill yr asiant lleihau carbonaceous yn cael eu rheoli'n llym i sicrhau sefydlogrwydd cynhyrchu dilynol.
(Ii) mwyndoddi ffwrnais drydan
Mae'r deunyddiau crai a baratowyd yn gymysg mewn cyfran benodol ac yn cael eu hychwanegu at y ffwrnais arc tanddwr. Mae ffwrnais arc tanddwr yn ffwrnais arc gwrthiant sy'n mewnbynnu cerrynt cryf trwy'r electrod i gynhyrchu tymheredd uchel (hyd at 1800-2000 gradd). O dan yr amgylchedd tymheredd uchel, mae silicon deuocsid mewn silica yn adweithio'n gemegol gydag asiant lleihau carbonaceous: SiO₂ + 2 c=si + 2 co ↑, a gostyngir silicon. Yn y broses hon, mae angen rheoli'r tymheredd yn y ffwrnais, lleoliad yr electrod a chyflymder ychwanegu deunyddiau crai yn fanwl gywir i sicrhau bod yr adwaith yn cael ei gynnal yn llawn a gwella cynnyrch ac ansawdd silicon metelaidd.
(Iii) Mireinio a Castio
Mae'r silicon metel a gynhyrchir o'r ffwrnais drydan yn cynnwys rhywfaint o amhureddau, fel haearn, alwminiwm, calsiwm, ac ati, ac mae angen ei fireinio. Mae dulliau mireinio cyffredin yn cynnwys mireinio chwythu ocsigen a mireinio cemegol, a all leihau'r cynnwys amhuredd mewn silicon metel a gwella purdeb y cynnyrch. Mae'r toddiant silicon metel wedi'i fireinio yn cael ei dywallt i fowld penodol ar gyfer castio, ac ar ôl oeri a solidiad, mae'n ffurfio ingot silicon metel, sy'n cael ei dorri, ei becynnu ac o'r diwedd yn dod yn gynnyrch ar werth.
Gyda'r gofynion diogelu'r amgylchedd cynyddol lem a hyrwyddo technoleg yn barhaus, mae rhai prosesau cynhyrchu newydd wedi dod i'r amlwg yn raddol. Er enghraifft, defnyddio ynni glân i ddisodli ynni ffosil traddodiadol ar gyfer mwyndoddi, defnyddio offer amddiffyn yr amgylchedd datblygedig i leihau allyriadau llygryddion yn y broses gynhyrchu, ac optimeiddio prosesau cynhyrchu i wella effeithlonrwydd defnyddio ynni, bydd y prosesau arloesol hyn yn hyrwyddo'r diwydiant silicon metel i ddatblygu mewn cyfeiriad gwyrdd ac effeithlon.
Meysydd cais silicon metel
Gyda'i briodweddau unigryw, mae silicon metel wedi'i ddefnyddio'n helaeth mewn sawl maes ac mae wedi dod yn ddeunydd sylfaenol pwysig i gefnogi datblygiad diwydiant modern.
(I) Diwydiant Gwybodaeth Electronig
Yn y diwydiant gwybodaeth electronig, metel silicon yw'r deunydd craidd craidd ar gyfer gweithgynhyrchu wafferi silicon lled -ddargludyddion. Wafers silicon lled -ddargludyddion yw'r deunyddiau sylfaenol ar gyfer cydrannau electronig fel cylchedau integredig a transistorau, ac mae eu hansawdd yn effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad a dibynadwyedd offer electronig. Trwy gyfres o brosesau puro a phrosesu cymhleth, mae silicon metel yn cael ei buro i burdeb gradd lled-ddargludyddion (uwchlaw 99.99999999%) i wneud gwiail silicon un grisial, ac yna trwy sleisio, malu, malu, sgleinio a phrosesau eraill, mae waffwyr silicon lled-ddargludyddion yn cwrdd â'r gwaith y mae eu gofynion yn cwrdd â'r rhai sy'n cwrdd â'r rhai sy'n cwrdd â'r rhai sy'n cwrdd â'r rhai sy'n cwrdd â'r rhai sy'n cwrdd â nhw. Mae tua 90% o ddyfeisiau lled -ddargludyddion a 95% o gylchedau integredig yn y byd yn defnyddio wafferi silicon fel deunyddiau sylfaenol. Mae pwysigrwydd diwydiannol silicon yn y diwydiant gwybodaeth electronig yn amlwg.
(Ii) diwydiant aloi alwminiwm
Mae silicon diwydiannol yn ychwanegyn anhepgor wrth gynhyrchu aloion alwminiwm. Gall ychwanegu swm priodol o fetel silicon i aloion alwminiwm wella cryfder, caledwch, ymwrthedd ac ymwrthedd cyrydiad yr aloi yn sylweddol. Er enghraifft, mae gan aloion alwminiwm al-Si, a ddefnyddir yn helaeth yn y diwydiant gweithgynhyrchu modurol, briodweddau castio da ac eiddo mecanyddol trwy ychwanegu silicon metel, a gellir eu defnyddio i gynhyrchu cydrannau allweddol fel blociau injan ac olwynion. Yn ôl yr ystadegau, ar gyfer pob tunnell o aloi alwminiwm a gynhyrchir, mae angen ychwanegu cyfartaledd o 0. 1-0. Mae angen ychwanegu 3 tunnell o fetelaidd silicon. Gyda datblygiad tuedd ysgafn automobiles, mae'r galw am aloion alwminiwm yn parhau i gynyddu, ac mae rhagolygon marchnad silicon metelaidd yn y diwydiant aloi alwminiwm yn eang iawn.
(Iii) diwydiant silicon
Mae silicon yn fath o gyfansoddyn sy'n cynnwys bondiau silicon-carbon, sydd ag ymwrthedd tymheredd uchel ac isel rhagorol, gwrth-ddŵr, ymwrthedd cyrydiad, inswleiddio trydanol ac eiddo eraill. Fe'i defnyddir yn helaeth ym maes adeiladu, electroneg, tecstilau, meysydd meddygol a meysydd eraill. Mae silicon yn ddeunydd crai pwysig ar gyfer cynhyrchu silicon. Mae'n adweithio â methyl clorid i gynhyrchu monomer methylchlorosilane, ac yna'n cael hydrolysis, polymerization a phrosesau eraill i gynhyrchu cynhyrchion silicon amrywiol, megis rwber silicon, olew silicon, resin silicon, ac ati yn y diwydiant adeiladu, mae seliau silicon yn cael eu defnyddio'n helaeth, sy'n cael eu defnyddio ac yn cael eu defnyddio ar gyfer y selwyr glaw, sy'n cael eu defnyddio, sy'n cael eu defnyddio ac yn cael eu defnyddio ar gyfer y seliau. Yn y diwydiant electroneg, gellir defnyddio glud potio silicon i amddiffyn cydrannau electronig a gwella eu dibynadwyedd a'u bywyd gwasanaeth.
(Iv) Diwydiant ffotofoltäig
Gyda'r galw byd -eang cynyddol am ynni glân, mae'r diwydiant ffotofoltäig wedi arwain at gyfnod o ddatblygiad cyflym. Mae silicon metelaidd yn ddeunydd crai pwysig ar gyfer cynhyrchu silicon polycrystalline a chelloedd solar silicon monocrystalline. Mae celloedd solar yn darparu ynni glân ac adnewyddadwy i bobl trwy drosi egni golau yn egni trydanol. Yn y gadwyn diwydiant ffotofoltäig, mae silicon metelaidd yn cael ei buro a'i fireinio i wneud deunyddiau silicon polycrystalline purdeb uchel, sydd wedyn yn cael eu prosesu ymhellach i mewn i ingotau silicon a wafferi silicon, ac yn cael eu defnyddio o'r diwedd i gynhyrchu modiwlau celloedd solar. Yn ôl yr Asiantaeth Ynni Adnewyddadwy Rhyngwladol (IRENA), bydd y capasiti ffotofoltäig byd -eang yn parhau i dyfu yn yr ychydig flynyddoedd nesaf, a bydd y galw am silicon metelaidd yn y diwydiant ffotofoltäig hefyd yn cynyddu’n sylweddol.
Mae metel silicon mewn safle pwysig mewn diwydiant modern gyda'i nodweddion unigryw, ei broses gynhyrchu gymhleth a meysydd cymwysiadau eang. Gyda datblygiad parhaus amrywiol ddiwydiannau ac arloesi parhaus technoleg, bydd galw'r farchnad am silicon diwydiannol yn parhau i ehangu, a bydd ei feysydd cymwysiadau hefyd yn cael eu hehangu ymhellach.
