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。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。
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。
一般要求固定碳要高,所需还原剂总量减少,从而灰分带入的杂质少,渣量相应减少,电能消耗降低,化学硅中杂质含量降低。碳质还原剂的电阻率要大,气孔率要高。炉料电阻率主要取决于碳质还原剂。碳质还原剂电阻率大,化学活性好,硅的回收率高。
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电极电极是化学用硅生产中主要的消耗材料之一。化学用硅冶炼用电极,一般采用石墨电极和碳素电极,目前国内主要采用石墨电极。
在硅冶炼炉中,电极就是心脏,是导电系统的重要组成部分。电流是通过电极输入炉内产生电弧,用于化学硅冶炼。2007年以来中国出口工业硅价格有所提高,2007年1-12月,中国出口工业硅的平均离岸价为1381美元/吨,这比2006年全年的平均离岸价提高了27%。对电极材料的要求:(1)导电性好、电阻率小,以减少电能损失。(2)熔点要高,热膨胀系数要小,不易变形;(3)高温时有足够的机械强度,杂质含量低。石墨电极的灰分含量低,导电性、耐热性和耐腐蚀性能都比较好,是化学用硅冶炼的选择。
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