كيف يتم صنع السيليكون المعدني؟ العملية برمتها لصهر السيليكون المعدني.
تشتمل عملية صهر السيليكون المعدني بشكل أساسي على تحضير المواد الخام، والتغذية، والصهر، وتفريغ الفرن، والتبريد. وفيما يلي الخطوات التفصيلية:
1. تحضير المواد الخام
اختيار المواد الخام: المادة الخام الرئيسية للسيليكون المعدني هي الكوارتز أو السيليكا عالي النقاء، ويجب إضافة عوامل الاختزال الكربونية مثل فحم الكوك وفحم الكوك البترولي وما إلى ذلك في نفس الوقت.
سحق وغربلة المواد الخام: يحتاج الكوارتز وعوامل الاختزال إلى سحقها وغربلتها إلى حجم جسيم مناسب للتغذية الموحدة والتفاعل الكافي.
الخلط: يتم تناسب المكونات لجعل نسبة السيليكون والكربون دقيقة لضمان تفاعل مستقر.
2. التغذية
استخدم عربة التغذية أو القادوس لتوصيل المواد الخام إلى الجزء العلوي من فرن الصهر، ثم قم بإضافتها تدريجيًا إلى الفرن وفقًا لتردد وكمية التغذية المحددة لضمان استمرارية عملية الصهر.
3. الصهر
تفاعل درجة الحرارة العالية: يتم الصهر في فرن القوس الكهربائي أو فرن القوس المغمور. تتراوح درجة الحرارة في الفرن عادة بين 1600 درجة و 2000 درجة.
التفاعل الكيميائي: عند درجة حرارة عالية، يتفاعل عامل الاختزال الكربوني كيميائياً مع السيليكا لإنتاج السيليكون المعدني وغاز أول أكسيد الكربون:
SiO2+2C→Si+2CO
معالجة الغاز: سيتم تفريغ غاز أول أكسيد الكربون الناتج، وعادةً ما يتم تجهيز نظام معالجة غاز العادم لتقليل التلوث.
4. عملية الصدم
أثناء عملية الصهر، يتم استخدام سيارة صدم أو معدات صدم لضغط أو ضغط الشحنة لضمان كثافة الشحنة، ومنع الفراغات، وتعزيز توحيد تفاعل الاختزال.
5. التفريغ
بعد الصهر، يتم دفع السيليكون المعدني المنصهر إلى منفذ التفريغ بواسطة دافع، أو يتم استخدام طرق تفريغ أخرى لتفريغ السيليكون المعدني.
فصل الخبث: عند التفريغ، سيتم إنشاء خبث الشوائب. عادة، يتم استخدام الطرق الفيزيائية لفصل السيليكون المعدني والخبث للحصول على سائل السيليكون المعدني النقي.
6. التبريد والصب
التبريد: يتم تبريد سائل السيليكون المعدني بعد التفريغ بشكل طبيعي في خزان تبريد محدد أو يتم تبريده بسرعة عن طريق تبريد الهواء أو تبريد الماء.
صب السبائك: بعد التبريد، سيشكل السيليكون المعدني كتلًا أو سبائك، وهو مناسب للنقل والمبيعات اللاحقة.
7. اختبار المنتج النهائي
يتم إجراء اختبارات الجودة للتأكد من أن النقاء ومحتوى الشوائب والخصائص الفيزيائية للسيليكون المعدني تلبي المعايير.
8. معالجة الغازات العادمة والخبث
يجب معالجة غاز النفايات والخبث الناتج أثناء عملية الصهر لتلبية متطلبات حماية البيئة. عادة ما تتم معالجة غاز النفايات بواسطة أكياس التصفية أو أبراج الغسيل، ويتم إعادة تدوير الخبث أو التخلص منه.
المعدات الرئيسية
فرن الصهر (فرن القوس، فرن القوس المغمور)
سيارة شحن الفرن
مركبة صدم الفرن
عربة دفع المواد للفرن
نظام التبريد
نظام معالجة غاز النفايات
من خلال العملية المذكورة أعلاه، يمكن تقليل ثاني أكسيد السيليكون الموجود في المادة الخام بكفاءة إلى السيليكون المعدني. يتم استخدام المنتج النهائي بشكل رئيسي في تصنيع السبائك وصناعة الإلكترونيات والصناعة الكيميائية.
