Produksjonen av metallurgisk silisiumpulver involverer en rekke kontrollerte industrielle trinn for å sikre høy renhet og jevn kvalitet. Nedenfor er en detaljert beskrivelse av prosessen:
1. Klargjøring av råvarer
Primære råvarer:
Kvartsitt (SiO₂): Kvartsmalm med høy renhet (større enn eller lik 98,5 % SiO₂).
Karbonholdige reduksjonsmidler: Petroleumskoks, trekull eller kull, som virker som reduksjonsmidler.
Forbehandling:
Kvartsitt knuses og vaskes for å fjerne urenheter (f.eks. leire, organisk materiale).
Reduksjonsmidler kalsineres for å redusere flyktige stoffer og forbedre reaktiviteten.
2. Karbotermisk reduksjon i en lysbueovn
Nøkkelreaksjon:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ (temperatur: 2000 grader).
Prosess trinn:
Lader: Kvartsitt og karbonreduserende midler plasseres i en nedsenket lysbueovn.
Oppvarming av elektroder: Grafittelektroder genererer intens varme for å smelte og gjenopprette blandingen.
Slaggdannelse: Urenheter (Fe, Al, Ca) danner slagg og fjernes med jevne mellomrom.
SkjæringSmeltet silisium (97-99 % renhet) tas fra bunnen av ovnen og helles i ingots.
3. Raffinering (valgfritt)
HensiktYtterligere reduksjon av urenheter for å produsere silisium av høyere kvalitet (f.eks. 99,5 %+ renhet).
Metoder:
Slaggraffinering: Tilsetning av flussmidler (f.eks. CaO) for å binde gjenværende urenheter.
Gassrensing: Blåser med oksygen eller klor for å fjerne metalliske urenheter.
4. Knusing og siling
Knusing: Silisiumblokker knuses mekanisk til store granuler.
Sliping: Granulene males til pulver ved hjelp av kulemøller eller jetmøller.
Screening: Partikler klassifiseres etter størrelse (f.eks. 80-325 mesh) ved hjelp av vibrerende sikter.
5. Rengjøring (for applikasjoner med høy renhet)
Kjemisk utvasking: Syrevask (HCl/HF) for å løse opp gjenværende oksidlag.
Retningsbestemt krystallisering: Fjerning av urenheter ved kontrollert krystallisering (for solenergi/elektronisk silisium).
6. Kvalitetskontroll og pakking
Tester
Spektrometri: Måler grunnstoffsammensetning (Fe, Al, Ca innhold).
Partikkelstørrelsesanalyse: Sikrer samsvar med spesifiserte partikkelstørrelsesområder.
Fuktighetskontroll: Tørking til fuktighetsinnhold Mindre enn eller lik 0,1 %.
Pakke:
Forseglet i fuktsikre poser (25 kg eller 1 tonn) for å forhindre oksidasjon.
Merking som angir karakter (for eksempel 553, 441), partinummer og sikkerhetssertifikater.