โลหะซิลิคอนเกิดขึ้นได้อย่างไร?

โลหะซิลิคอนเกิดขึ้นได้อย่างไร? กระบวนการถลุงซิลิคอนโลหะทั้งหมด

กระบวนการถลุงโลหะซิลิคอนส่วนใหญ่ประกอบด้วยการเตรียมวัตถุดิบ การป้อน การถลุง การระบายออกจากเตา และการทำความเย็น ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนโดยละเอียด:

1. การเตรียมวัตถุดิบ
การเลือกวัตถุดิบ: วัตถุดิบหลักของซิลิคอนโลหะคือควอตซ์หรือซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูง- และจำเป็นต้องเติมสารรีดิวซ์คาร์บอน เช่น โค้ก โค้กปิโตรเลียม ฯลฯ ในเวลาเดียวกัน
การบดและการคัดกรองวัตถุดิบ: ควอตซ์และสารรีดิวซ์จำเป็นต้องถูกบดและคัดกรองให้ได้ขนาดอนุภาคที่เหมาะสมสำหรับการป้อนที่สม่ำเสมอและปฏิกิริยาที่เพียงพอ
การผสมเป็นชุด: ส่วนผสมได้รับการจัดสัดส่วนเพื่อทำให้อัตราส่วนของซิลิคอนและคาร์บอนมีความแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าปฏิกิริยาจะมีเสถียรภาพ
2. การให้อาหาร
ใช้รถป้อนหรือถังบรรจุเพื่อส่งวัตถุดิบไปที่ด้านบนของเตาถลุง และค่อยๆ ใส่ลงในเตาตามความถี่และปริมาณการป้อนที่ตั้งไว้เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการถลุงจะมีความต่อเนื่อง
3. การถลุง
ปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง: การถลุงจะดำเนินการในเตาอาร์คไฟฟ้าหรือเตาอาร์คที่จมอยู่ใต้น้ำ อุณหภูมิในเตาเผามักจะอยู่ระหว่าง 1,600 องศาถึง 2,000 องศา
ปฏิกิริยาเคมี: ที่อุณหภูมิสูง สารรีดิวซ์คาร์บอนจะทำปฏิกิริยาทางเคมีกับซิลิกาเพื่อผลิตก๊าซซิลิคอนโลหะและก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์:
SiO2+2C→Si+2CO
การบำบัดก๊าซ: ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เกิดขึ้นจะถูกปล่อยออกมา และโดยปกติจะมีการติดตั้งระบบบำบัดก๊าซไอเสียเพื่อลดมลพิษ
4. การดำเนินการกระแทก
ในระหว่างกระบวนการถลุง รถชนหรืออุปกรณ์กระแทกจะถูกนำมาใช้เพื่ออัดประจุหรืออัดประจุเพื่อให้แน่ใจว่ามีความหนาแน่นของประจุ ป้องกันช่องว่าง และส่งเสริมความสม่ำเสมอของปฏิกิริยาการรีดักชัน
5. การคายประจุ
หลังจากการถลุง ซิลิกอนโลหะหลอมเหลวจะถูกผลักไปยังช่องระบายออกโดยใช้ตัวดัน หรือใช้วิธีการระบายอื่นๆ เพื่อระบายซิลิกอนโลหะ
การแยกตะกรัน: เมื่อคายประจุจะเกิดตะกรันเจือปน โดยปกติแล้ว วิธีการทางกายภาพจะใช้ในการแยกซิลิคอนโลหะและตะกรันเพื่อให้ได้ของเหลวซิลิกอนโลหะบริสุทธิ์
6. การหล่อเย็นและการหล่อ
การทำความเย็น: ของเหลวซิลิกอนโลหะหลังจากการคายประจุจะถูกทำให้เย็นลงตามธรรมชาติในถังทำความเย็นเฉพาะ หรือทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศหรือน้ำ
การปั้นลิ่ม: หลังจากเย็นตัวลง ซิลิคอนโลหะจะก่อตัวเป็นก้อนหรือแท่ง ซึ่งสะดวกสำหรับการขนส่งและการขายในภายหลัง
7. การทดสอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
การทดสอบคุณภาพดำเนินการเพื่อให้แน่ใจว่าความบริสุทธิ์ ปริมาณสิ่งเจือปน และคุณสมบัติทางกายภาพของซิลิคอนโลหะเป็นไปตามมาตรฐาน
8. การบำบัดก๊าซเสียและตะกรัน
ก๊าซเสียและตะกรันที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการถลุงจะต้องได้รับการบำบัดเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการปกป้องสิ่งแวดล้อม โดยปกติก๊าซเสียจะได้รับการบำบัดด้วยถุงกรองหรือหอซักล้าง และตะกรันจะถูกนำไปรีไซเคิลหรือทิ้ง
อุปกรณ์สำคัญ
เตาถลุง (เตาอาร์ค, เตาอาร์คจมอยู่ใต้น้ำ)
รถชาร์จเตา
รถชนเตา
วัสดุดันรถเข้าเตาเผา
ระบบทำความเย็น
ระบบบำบัดก๊าซเสีย
ด้วยกระบวนการข้างต้น ซิลิคอนไดออกไซด์ในวัตถุดิบสามารถลดลงเป็นซิลิคอนโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตโลหะผสม อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ และอุตสาหกรรมเคมี