Proizvodnja praha metalurškog silicija uključuje niz kontroliranih industrijskih koraka kako bi se osigurala visoka čistoća i dosljedna kvaliteta. U nastavku je detaljan opis procesa:
1. Priprema sirovina
Primarne sirovine:
Kvarcit (SiO₂): Kvarcna ruda visoke čistoće (veća ili jednaka 98,5% SiO₂).
Ugljični redukcijski agensi: Naftni koks, drveni ugljen ili ugljen, koji djeluju kao redukcijski agensi.
Predtretman:
Kvarcit se drobi i pere kako bi se uklonile nečistoće (npr. glina, organske tvari).
Reducirajući agensi se kalciniraju kako bi se smanjile hlapljive tvari i poboljšala reaktivnost.
2. Karbotermička redukcija u elektrolučnoj peći
Ključna reakcija:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ (temperatura: 2000 stupnjeva).
Koraci procesa:
Punjač: Kvarcit i redukcijski agensi ugljika stavljaju se u potopljenu elektrolučnu peć.
Zagrijavanje elektroda: Grafitne elektrode stvaraju intenzivnu toplinu za topljenje i obnavljanje smjese.
Stvaranje troske: Nečistoće (Fe, Al, Ca) stvaraju trosku i povremeno se uklanjaju.
RezanjeRastaljeni silicij (97-99% čistoće) uzima se s dna peći i izlijeva u poluge.
3. Pročišćavanje (izborno)
SvrhaDaljnje smanjenje nečistoća za proizvodnju silicija više kvalitete (npr. 99,5%+ čistoće).
Metode:
Pročišćavanje troske: Dodavanje fluksa (npr. CaO) za vezanje zaostalih nečistoća.
Čišćenje plina: Puhanje kisikom ili klorom za uklanjanje metalnih nečistoća.
4. Drobljenje i prosijavanje
Drobljenje: Ingoti silicija se mehanički drobe u velike granule.
Mljevenje: Granule se melju u prah pomoću kugličnih ili mlaznih mlinova.
Probir: Čestice se razvrstavaju po veličini (npr. 80-325 mesh) pomoću vibrirajućih sita.
5. Čišćenje (za primjene visoke čistoće)
Kemijsko ispiranje: Ispiranje kiselinom (HCl/HF) za otapanje zaostalih slojeva oksida.
Usmjerena kristalizacija: Uklanjanje nečistoća kontroliranom kristalizacijom (za solarni/elektronički silicij).
6. Kontrola kvalitete i pakiranja
Testovi
Spektrometrija: Mjeri elementarni sastav (sadržaj Fe, Al, Ca).
Analiza veličine čestica: Osigurava usklađenost sa specificiranim rasponima veličine čestica.
Kontrola vlažnosti: Sušenje do sadržaja vlage manjeg ili jednakog 0,1%.
Paket:
Zatvoreno u vreće otporne na vlagu (25 kg ili 1 tona) radi sprječavanja oksidacije.
Označavanje koje označava stupanj (na primjer, 553, 441), broj serije i sigurnosne potvrde.