Металлический кремний меняет мир

Группа PCC построила в Исландии один из самых экологически чистых и современных заводов по производству металлического кремния в мире. Он был введен в эксплуатацию в 2018 году, а в 2019 году началось серийное производство. Металлический кремний используется, в частности, в качестве компонента алюминиевых сплавов или в качестве материала для производства силиконов и силоксанов в химической промышленности. Это также ключевое сырье для производства солнечных батарей.

Технологический процесс

Завод в Бакки производит металлический кремний с очень высоким содержанием чистого кремния (Si ≥ 98,5%). Сырьем для его синтеза является кварцит (природный минерал из диоксида кремния, SiO2), а также уголь и древесина. Он производится при температуре примерно 2000^oC в дуговых печах сопротивления. Основное сырье, которым является кварцит, в основном добывается в Польше, из шахты PCC Silicium S.A., расположенной в Загуже, недалеко от города Кельце. На заводе в Исландии имеются специальные фильтрующие устройства, которые практически полностью удаляют пыль, образующуюся в процессе производства. В ходе процесса также производятся два побочных продукта — MicroSilica и кремниевый шлак, которые также продаются.

Во время процесса большая часть кварцита (SiO2) восстанавливается углеродом (C) до карбида кремния (SiC), который является восстановителем для остальной части кварца, который не прореагировал в электродной дуге.

Химическая реакция выглядит так:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO

SiO₂ + 3C = SiC + 2CO (в нижней части печи)

Окончательная реакция происходит над центром печи, при температуре более 1835°С. Электрическая дуга, расположенная между концами электродов и центром печи, поддерживает температуру до 2000^oC.

Конечную стадию химической реакции можно описать следующим образом:

2SiO₂ + 3SiC = 4Si + SiO +3CO

SiO + SiC = 2Si + CO

Последняя реакция дает чистый кремний, который извлекается из печи в виде металлического кремния.

Расплавленный металлический кремний извлекается из тигельных печей, которые направляются на литейное производство. Там слитки очищаются и отливаются. После охлаждения они предварительно измельчаются и временно хранятся в печи. Затем продукт передается на дробление и упаковывается в этой форме для транспортировки.

Побочные продукты

Одним из побочных продуктов является MicroSilica, которая отделяется от газов сгорания в специальных рукавных фильтрах. Большая часть сырья перерабатывается в металлический кремний, поэтому в процессе производства образуется очень мало твердых побочных продуктов. Небольшая часть сырья также перерабатывается в шлак. Все газы сгорания, образующиеся в процессе производства, подвергаются очистке и дальнейшей обработке.

Применение

Металлический кремний, как уже упоминалось, используется в качестве легирующей добавки к алюминию и используется в химической промышленности для производства силиконов. Он также используется в электронной промышленности и секторе солнечной энергетики (солнечные панели, кремниевые чипы, полупроводники). Он улучшает свойства алюминия, такие как прочность, твердость и литье. Добавление металлического кремния делает алюминиевые сплавы прочными и легкими. Сплавы металлического кремния также используются в автомобильной промышленности в качестве замены для более тяжелых деталей из чугуна. Колесные диски и блоки двигателя — это автомобильные детали, которые чаще всего отлиты из алюминия с примесью кремния. Кремниевые металлы являются ключевым сырьем для многих отраслей промышленности. Без кремния у нас не было бы компьютеров, фотовольтаических панелей и многих изделий, используемых в строительстве. Новый завод PCC Group для получения металлического кремния использует только энергию из экологически чистых геотермальных источников, которыми Исландия славится во всем мире. Благодаря этому мы можем предложить высококачественный металлический кремний с трехкратно низшими выбросами углекислого газа, чем на других заводах.