工业硅,又称金属硅或准金属硅,是本世纪六十年代中期出现的一个商品名称。它是由硅石(SiO₂)和碳质还原剂(如石油焦、洗精煤、木炭等)在矿热炉中还原所得的产品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年来,含Si量99.99%的也列在金属硅内),其余杂质为铁、铝、钙等。
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工业硅的用途广泛,主要包括以下几个方面:
1.半导体制造
工业硅是制造集成电路、太阳能电池、LED和其他电子元件的关键原材料。它的高纯度和特定的电学性质使其成为半导体材料的理想选择。
2.化学工业
工业硅是生产有机硅、硅橡胶、硅油、硅树脂等硅基化合物的重要原料。这些化合物在制造密封材料、润滑剂、涂料、塑料和医疗产品等领域有广泛应用。
3.金属冶炼
工业硅可以用作金属冶炼的还原剂,减少金属矿石中的氧含量,并提高金属的纯度。
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4.铝合金工业
硅铝合金是用量最大的硅合金,它是一种强复合脱氧剂,在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率,并可净化钢液,提高钢材质量。
5.光伏产业
工业硅经一系列工艺提纯后生成多晶硅、单晶硅,供光伏产业使用。晶硅电池是技术最成熟、应用最广泛的太阳能光伏产品,占据世界光伏市场80%以上的份额。
工业硅的分类主要基于硅含量、杂质含量以及粒度大小等因素。根据国家标准(GB/T 2881-2014),工业硅以硅含量及3种主要杂质铁、铝、钙含量的不同,分为5530#、4410#、4210#、3303#、2202#等规格。
工业硅的生产过程主要包括还原、精炼和薄膜生长等步骤。首先,将硅石和碳质还原剂加入炼炉中进行高温加热,使碳素与二氧化硅充分反应,生成一氧化碳和硅。然后,对冶炼得到的金属硅进行精炼处理,去除杂质。最后,通过薄膜生长技术,将硅粒子沉积在衬底表面,形成连续的硅薄膜。
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工业硅和金属硅在多个方面存在显著的区别
1.生产方法
工业硅主要通过提纯冶炼石英砂获得,常见的提纯方法有人工熔炼法和氯化法等。这些方法可以使其纯度高达99.99%,因此被广泛应用于电子和半导体工业中。
金属硅则是通过冶炼合成获得的,常见的冶炼方法有炭热法和硅烷还原法等。它含有较低纯度的硅杂质,通常纯度在98%左右(近年来,含Si量99.99%的也包含在金属硅内),其余杂质为铁、铝、钙等。
2.用途
工业硅主要用于制造电子元器件、高纯玻璃、太阳能电池板和半导体材料等。特别是随着半导体行业的繁荣发展,工业硅的市场需求也在不断增长。
金属硅则主要用于冶炼和合成其他硅化合物。
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它具有热稳定性好、加工性能好等特点,在钢铁、铸造、铝业等行业得到广泛应用。此外,金属硅也可以用于制造光伏电池、采光板和生产耐火材料等。
3.纯度要求
由于工业硅主要用于电子和半导体工业,其纯度要求相对较高,一般要求纯度在99.99%以上。
金属硅的纯度要求相对较低,纯度在96%左右即可满足大部分应用需求。
4.命名和分类
工业硅又称冶炼硅或准金属硅,是按照其硅含量和杂质含量进行分类的,如5530#、4410#等。
金属硅的命名和分类主要依据其用途和硅含量,虽然有时也被称为工业硅,但更多是作为非铁基合金的添加剂使用。
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工业硅的用途广泛,主要包括以下几个方面:
1.半导体制造
工业硅是制造集成电路、太阳能电池、LED和其他电子元件的关键原材料。它的高纯度和特定的电学性质使其成为半导体材料的理想选择。
2.化学工业
工业硅是生产有机硅、硅橡胶、硅油、硅树脂等硅基化合物的重要原料。这些化合物在制造密封材料、润滑剂、涂料、塑料和医疗产品等领域有广泛应用。
3.金属冶炼
工业硅可以用作金属冶炼的还原剂,减少金属矿石中的氧含量,并提高金属的纯度。
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4.铝合金工业
硅铝合金是用量最大的硅合金,它是一种强复合脱氧剂,在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率,并可净化钢液,提高钢材质量。
5.光伏产业
工业硅经一系列工艺提纯后生成多晶硅、单晶硅,供光伏产业使用。晶硅电池是技术最成熟、应用最广泛的太阳能光伏产品,占据世界光伏市场80%以上的份额。
工业硅的分类主要基于硅含量、杂质含量以及粒度大小等因素。根据国家标准(GB/T 2881-2014),工业硅以硅含量及3种主要杂质铁、铝、钙含量的不同,分为5530#、4410#、4210#、3303#、2202#等规格。
工业硅的生产过程主要包括还原、精炼和薄膜生长等步骤。首先,将硅石和碳质还原剂加入炼炉中进行高温加热,使碳素与二氧化硅充分反应,生成一氧化碳和硅。然后,对冶炼得到的金属硅进行精炼处理,去除杂质。最后,通过薄膜生长技术,将硅粒子沉积在衬底表面,形成连续的硅薄膜。
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工业硅和金属硅在多个方面存在显著的区别
1.生产方法
工业硅主要通过提纯冶炼石英砂获得,常见的提纯方法有人工熔炼法和氯化法等。这些方法可以使其纯度高达99.99%,因此被广泛应用于电子和半导体工业中。
金属硅则是通过冶炼合成获得的,常见的冶炼方法有炭热法和硅烷还原法等。它含有较低纯度的硅杂质,通常纯度在98%左右(近年来,含Si量99.99%的也包含在金属硅内),其余杂质为铁、铝、钙等。
2.用途
工业硅主要用于制造电子元器件、高纯玻璃、太阳能电池板和半导体材料等。特别是随着半导体行业的繁荣发展,工业硅的市场需求也在不断增长。
金属硅则主要用于冶炼和合成其他硅化合物。
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它具有热稳定性好、加工性能好等特点,在钢铁、铸造、铝业等行业得到广泛应用。此外,金属硅也可以用于制造光伏电池、采光板和生产耐火材料等。
3.纯度要求
由于工业硅主要用于电子和半导体工业,其纯度要求相对较高,一般要求纯度在99.99%以上。
金属硅的纯度要求相对较低,纯度在96%左右即可满足大部分应用需求。
4.命名和分类
工业硅又称冶炼硅或准金属硅,是按照其硅含量和杂质含量进行分类的,如5530#、4410#等。
金属硅的命名和分类主要依据其用途和硅含量,虽然有时也被称为工业硅,但更多是作为非铁基合金的添加剂使用。