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    新聞動態

    —— NEWS——

    硅鐵及其生產工藝

    【摘要】:
    一、什么是硅產品含硅量達14%以上至99%之間,其余為雜質或另一種(個別兩種)主要元素,通過冶煉所得的合金俗稱硅產品。通常包括工業硅、硅鐵、硅鋇、碳化硅、硅鈣等,最常用的為工業硅、硅鐵兩種。冶煉任一種硅產品必須涉及到礦石(含SiO2)這一原料,采礦會破壞森林、植被,同時冶煉過程也會產生大量的污染(如CO、粉塵過量等),屬于消耗資源、高污染、技術含量低的冶金行業。所以,發達國家一般不予生產,主要依賴

    一、什么是硅產品

    含硅量達14%以上至99%之間,其余為雜質或另一種(個別兩種)主要元素,通過冶煉所得的合金俗稱硅產品。通常包括工業硅、硅鐵、硅鋇、碳化硅、硅鈣等,最常用的為工業硅、硅鐵兩種。

    冶煉任一種硅產品必須涉及到礦石(含SiO2)這一原料,采礦會破壞森林、植被,同時冶煉過程也會產生大量的污染(如CO、粉塵過量等),屬于消耗資源、高污染、技術含量低的冶金行業。所以,發達國家一般不予生產,主要依賴進口。由于硅產品的廣泛用途(汽車工業、信息工業)又決定了它的最大消費方為發達國家地區,所以發展中國家生產的硅產品,除自身消耗外,大部分用于出口換取外匯。

    冶煉硅產品必須具備以下兩個最基本的條件:①自身環境凈化能力強的地方(亦允許產生輕度污染源的地方);②豐富的低價電源,因為硅冶為高耗能行業,以工業硅為例,每噸成品耗電平均12000度,通常只能以低廉的水電(每度從0.2-0.5元不等)作為生產能源。由于污染重,能耗高硅冶企業只能分布在邊遠、水電豐富(個別火電豐富)的地區,并且受電力緊張的緣故,在枯水季節常因限電而減產或停產。

    二、我國硅冶煉行業狀況

    福建三明地區是中國最早生產工業硅等硅產品的地方,由于近年水電的缺乏及資源的過度開采。目前福建的硅冶規模大部分偏小,近五六年來,貴州、云南利用自身豐富的水電資源,已成為中國最大的硅生產基地,特別是貴州產量約占全國的50%以上,生產硅產品的地方還有四川、湖南、江西(個別)、西寧、內蒙、東北等地。除個別小廠外,現在硅鐵爐一般都在6300KVA以上,隨著國家對鐵合金行業的整頓,以及受環保要求,各地小容量電爐及達不到環保要求的爐子必然被淘汰。

    三、硅系產品用途。

    1、工業硅,俗稱金屬硅或結晶硅,嚴格來講工業硅不屬于鐵合金行業,在習慣上由于工業硅的冶煉采用礦熱爐進行,就把工業硅劃分到鐵合金行業中。工業硅是指含硅量大于等于98.5%的純硅產品,其中以鐵、鋁、鈣(按順序排列)的三種雜質含量分成各小類,如553、441、331、2202等。其中553代表該品種工業硅含鐵小于等于0.5%,含鋁小于等于0.5%,含鈣小于等于0.3%;331工業硅代表含鐵小于等于0.3%,含鋁小于等于0.3%,含鈣小于等于0.1%,以此類推,因習慣原因其中2202也簡寫成220代表鈣小于等于0.02%,2開頭的工業硅也稱為化學硅。

    工業硅的主要用途:工業硅作為非鐵基合金的添加劑。工業硅也用作要求嚴格的硅鋼的合金劑,冶煉特種鋼和非鐵基合金的脫氧劑。工業硅經一系列工藝處理后,可拉制成單晶硅,供電子工業使用,在化學工業中用于生產有機硅等,因此它有魔術金屬之稱,用途十分廣泛。

    工業硅添加到鋁、鐵等金屬中,可改良或增強金屬的優良性能。汽車(含摩托車)用鋁對工業硅的需求相當大,所以一個地區、國家的汽車工業的發展狀況對工業硅的市場興衰有直接的影響。

    工業硅進一步提純至99.999%以上(4個九以上,9越多越值錢),制成多晶硅(圓柱體),再用機械切割成硅單晶片,大量應用到電子信息工業上。比如各類IC卡、VCD片、DVD片等。目前我國提純的技術不是十分成熟,基本上依賴日本進口,即日本從我國以每噸7300元到7600元左右的價格進口工業硅原材料,進一步提純再以每噸30萬人民幣左右的價格出口到我國有關行業(如單晶硅廠等)。在切割單晶硅片方面,我國與發達國家尚有一定的技術差距,特別是在硅片的后精加工及表面“涂料”等方面差距相當大。

    2、硅鐵

    硅鐵:硅鐵是以焦炭、鋼屑、石英(或硅石)為原料,用礦熱爐冶煉制成的。硅和氧很容易化合成二氧化硅。所以硅鐵常用于煉鋼作脫氧劑,同時由于SiO2生成時放出大量的熱,在脫氧同時,對提高鋼水溫度也是有利的。硅鐵作為合金元素加入劑。廣泛用于低合金結構鋼、合結鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中,硅鐵在鐵合金生產及化學工業中,常用作還原劑。含硅量達95%-99%。純硅常用制造單晶硅或配制有色金屬合金。

    用途:硅鐵在鋼工業、鑄造工業及其他工業生產中被廣泛應用。

    硅鐵是煉鋼工業中必不可少的脫氧劑。煉鋼中,硅鐵用于沉淀脫氧和擴散脫氧。磚坯鐵還作為合金劑用于煉鋼中。鋼中添加一定數量的硅,能顯著提高鋼的強度、硬度和彈性,提高鋼的磁導率,降低變壓器鋼的磁滯損耗。一般鋼中含硅0.15%-0.35%,結構鋼中含硅0.40%~1.75%,工具鋼中含硅0.30%~1.80%,彈簧鋼中含硅0.40%~2.80%,不銹耐酸鋼中含硅3.40%~4.00%,耐熱鋼中含硅1.00%~3.00%,硅鋼中含硅2%~3%或更高。在煉鋼工業中,每生產一噸鋼大約消耗3~5kg75%硅鐵。

    高硅硅鐵或硅質合金在鐵合金工業中用作生產低碳鐵合金的還原劑。硅鐵加入鑄鐵中可作球墨鑄鐵的孕育劑,且能阻止碳化物形成,促進石墨的析出和球化,改善鑄鐵性能。

    此外,硅鐵粉在選礦工業中可作懸浮相使用,在焊條制造業中作焊條的涂料;高硅硅鐵在電氣工業中可用制備半導體純硅,在化學工業中可用于制造硅酮等。

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