金属硅(SILICON METAL)

1.概述

硅元素符号Si,半金属，在元素周期表中属ⅣA族，原子序数14，原子量28.0855，金刚石型晶体，常见原子价为+4。硅地壳丰度仅次于氧，达到25.8%。硅在自然界中，主要的赋存形式为同氧结合成二氧化硅或硅酸盐，最纯的硅产物是石英和硅石。金属硅是用硅石经还原生产的，故也叫工业硅、结晶硅，是近四十年来的新商品。主要输往日本、美国、欧洲、澳大利亚、印度、韩国、马来西亚、香港、台湾、加拿大、墨西哥、阿根廷等国家和地区。由于冶炼金属硅耗电量极高，因此金属硅的价格较昂贵，是出口创汇率较高的产品。金属硅中主要杂质为铁、铝、钙，需在生产中严格控制。目前铁、铝两项的控制主要采取投料前对硅石、木炭进行检验。铁、铝含量高的硅石不能使用。木炭需严格挑选后使用(有的生产厂投料前将硅石、木炭都经水冲洗后使用)。钙的控制主要采用通氯气或氧气排除。通氧气对排除铁和铝也有一定的作用。用于电子、化工方面的金属硅对铬、铋、铅、锰、钛、磷、铜、碳也有要求。

2.性质

金属硅的性质和锗、锡、铅相近。硅的主要物理性质见表6-6-45：

表6-6-45 金属硅的主要物理性质

硅具有半导体性质。结晶形硅具有金属光泽，外观呈亮灰色。常温下很稳定，只有非常活泼的氟能直接与其化合成四氟化硅。在高温下生成的硅还可与过量的碳直接化合成碳化硅。

3.用途

冶炼铝合金时加入少量的纯度为98%的金属硅，可大大改善铝合金的性能。纯度为98～99%的金属硅可用来生产三氯氢硅一类的中间产品，配制几百种硅树脂润滑剂和防水化合物等。金属硅也是电子工业超纯硅的原料，用来生产单晶硅和多晶硅，是大规格集成电路的基础材料，还用于生产光导纤维。作为优质半导体材料，高纯度单晶硅可制造高效的太阳能电池。

4.产制

金属硅是在电弧炉中还原硅石(二氧化硅含量大于99%)生产的，使用的还原剂为石油焦和木炭等，作用有：①导电；②作为具有活性的碳完成还原反应；③造成一个结实、多孔的炉床，使化学反应迅速完成。使用直流电弧炉时，能全部用石油焦代替木炭。石油焦灰分低(0.3%～0.8%)，采用质量高的硅石如中国硅石(二氧化硅大于99.5%) ，可直接炼出制造硅钢片用的高质量硅。

5.包装

金属硅一般为塑料编织袋装，出口金属硅每袋净重1吨。出口前，有的货物还要按买卖双方约定在包装上作好标记。

6.产地

国内主要有陕西、甘肃、青海、内蒙古、辽宁、吉林、山西、河北 、天津、河南、湖北、广西、贵州、福建、山东、安徽、四川等地。

7.质量规格

(1)GB/T2881—91规定，工业硅的化学成分应符合表6-6-46规定。

表6-6-46工业硅化学成分指标

注：①冶金用硅是指在冶金方面用于配制铝硅等各种合金所用之工业硅，化学用硅是指经化学方法处理后用于制取有机硅等所用之工业硅。

②硅含量以100%减去规定分析成分铁、铝、钙之和来确定。

③表中用“-”表示的杂质铝是指该项不受单项限制，但要分析并在质量证明书中报出其分 析结果。

④如有特殊要求，表中未做规定的杂质元素，可由供需双方另行规定。需方对化学用硅的结 晶状况如有要求，也可由供需双方商定。

(2)粒度：工业硅一般粒度为6～200ｍｍ，但粒度小于6ｍｍ、大于200ｍｍ的工业硅总和不超过10%。需方如有特殊要求，经供需双方协商，可供其他规格粒度的产品。

(3)外观：产品的表面和断面应清洁，不允许有夹渣、泥土、粉状硅粘结及其他非冶炼过程所带异物。

8.常见出口规格

(1)Si不小于98.5%，Fe不大于0.5%，Al不大于0.5%,Ca不大于0.3%，粒度：10～150ｍｍ不小于90%。

(2)Si不小于99.0%，Fe不大于0.4%，Al不大于0.4%,Ca不大于0.1%，粒度：10～100ｍｍ不小于90%。

9.检验标准

GB/T2881—91《工业硅技术条件》

GB/T14849—93《工业硅化学分析方法》

SN/T0550.1—96《出口金属硅中铁、铝、钙的测定(分光光度法)》

SN/T0550.2—96《出口金属硅中铁、铝、钙的测定(容量法)》

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