Металлический кремний (CAS 7440-21-3) широко известен как кремний металлургического класса или металлический кремний из-за своего блестящего металлического цвета. В промышленности он в основном используется в виде алюминиевого сплава или полупроводникового материала.

Металлический кремний также используется в химической промышленности для производства силоксанов и силиконов.  Он считается стратегическим ресурсом во многих регионах мира.

Экономическое значение и область применения металлического кремния в глобальном масштабе продолжает расти. Часть рыночного спроса на это сырье удовлетворяет производитель и дистрибьютор металлического кремния - компания PCC BakkiSilicon hf., работающая в живописной Исландии.

Общие характеристики металлического кремния

Металлический кремний (анг. silicon metal) также называют кремниевым металлом, металлическим кремнием, металлургическим кремнием или, чаще всего, просто кремнием.

Кремний сам по себе является восьмым по распространенности элементом во Вселенной, но на Земле он редко встречается в чистом виде. Американская организация Chemical Abstracts Service (CAS) присвоила ему номер CAS 7440-21-3.

Свойства металлического кремния

• Металлический кремний в чистом виде представляет собой серый мерцающий металлоидный элемент без запаха.
• Его температура плавления и температура кипения очень высоки. Металлический кремний начинает плавиться в температуре примерно 1410°C. Температура кипения здесь еще выше, и составляет примерно 2355°C.
• Растворимость металлического кремния в воде настолько низкая, что на практике его считают нерастворимым материалом.

Металлический кремний, предлагаемый производителем PCC BakkiSilicon, производится из кварцита (природного минерала SiO₂), углерода и дерева. В процессе производства кварцит (SiO₂) восстанавливается углеродом (C) до карбида кремния (SiC). Карбид кремния становится восстановителем для остатка кварцита, не прореагировавшего в электрической дуге, создаваемой тремя электродами.

На начальной стадии процесса производство осуществляется в двух опорно-дуговых печах, в которых температура достигает 2000°C. Для производства используются графитированные электроды.

Общее количество энергии, используемой печами, составляет 25 МВт. Дополнительные 4 МВт используются для работы установки очистки дымовых газов.

В конечном итоге в результате этого процесса получается ≥ 98,5% чистого металлического кремния.

Побочным продуктом его производства является микрокремнезем, который отделяется от дымовых газов с помощью специальных рукавных фильтров, которыми оснащен завод в Исландии.  Благодаря этим типам фильтров пыль из воздуха, образующегося в процессе производства, почти полностью удаляется.

Подавляющая часть сырья превращается в металлический кремний, поэтому в процессе производства образуется очень мало твердых побочных продуктов.  Небольшая часть сырья также получается в виде шлака.

Стоит отметить, что микрокремнезем, который производится как побочный продукт при производстве металлического кремния, является популярной и широко используемой добавкой к бетону и растворам.  Он также используется в производстве различных керамических и огнеупорных изделий.

Кремнистая сталь

Кремнистая сталь, также известная как ламинированная сталь или кремнистая электротехническая сталь, представляет собой материал, используемый для изготовления некоторых магнитных сердечников, таких как роторы в трансформаторах и двигателях.

Кремнистая сталь также является незаменимым материалом для энергетики, электронной и оборонной промышленности.

Нетекстурированная электротехническая сталь обычно содержит 2%-3,5% кремния.  Она характеризуется одинаковыми магнитными свойствами во всех направлениях, т.н. изотропией.

Стали с ориентированным зерном обычно содержат 3% кремния и обрабатываются таким образом, чтобы получить идеальные свойства в направлении прокатки.

Какими свойствами обладает кремнистая сталь?

• Добавление кремния улучшает намагниченность стали и ее электрическое сопротивление, которое противоположно ее электропроводности. При добавлении к железу кремния его удельное сопротивление увеличивается примерно в 5 раз.
• Изолирующее покрытие, которое часто наносится на промышленную сталь, устраняет необходимость прокладки диэлектрическим материалом стальных листов сердечников, например, трансформаторов. Целью покрытия является компенсация потерь, связанных с индукцией вихревых токов в сердечнике.
• Благодаря кремниевой стали улучшаются гистерезисные потери, т.е. задержка между моментом, когда магнитное поле впервые генерируется или прикладывается к стали, и моментом, когда магнитное поле полностью развивается.
• Кремниевая сталь замедляет коррозию железа.

Цена металлического кремния в 2022 году

Поставки металлического кремния из внутренних и внешних источников недостаточны для полного покрытия мирового промышленного спроса.  В мире металлический кремний считается дефицитным и критически важным сырьем.

Обеспечение сырьевой безопасности данной страны основано на обеспечении запасов полезных ископаемых и систематическом сборе знаний и данных об изобилии местных месторождений.

Согласно докладу под названием «Silicon Metal Market Size & Share Report, 2020-2027», спрос на металлический кремний в основном стимулирует производство алюминия.

Растущий спрос на силиконы (особенно в развивающихся странах) также может положительно сказаться на производстве металлического кремния. Азиатско-Тихоокеанский регион играет здесь значительную роль, поскольку является огромной базой для переработки металлического кремния для различных отраслей промышленности.

Спрос со стороны европейских производителей также высок, поскольку Европа является одним из основных производителей силиконов.  Однако пандемия COVID-19 оставила сильный след на рынках Северной Америки.  В регионе произошел временный коллапс алюминиевой промышленности.

Металлический кремний, используемый в производстве фотоэлектрических панелей, в ближайшие годы будет играть ключевую роль, например, в Саудовской Аравии, где реализуется крупный фотоэлектрический проект.  Его строительство должно быть завершено в 2030 году. Ожидается, что эта огромная инвестиция и другие подобные ей будут способствовать дальнейшему развитию рынка металлического кремния.

Цена металлического кремния зависит от производственных затрат. Для производства 1 тонны кремния требуется около 6 тонн сырья, включая 2,7 тонны кварца, 1,5 тонны восстановителей (низкозольный уголь или древесный уголь) и 1,5 тонны древесины.

Другим важным фактором, от которого зависит цена, является энергия. Цена за килограмм металлического кремния также контролируется стоимостью других компонентов, таких как уголь, кварц и нефть.

По данным исследовательской компании PRNewswire, мировой рынок металлического кремния оценивается примерно в 6,3 миллиарда долларов.  Ожидается, что к 2027 году он вырастет до 8,9 миллиарда.  Товарный кризис, начавшийся в 2021 году, вызвал рост цен на кремниевые металлы примерно на 300%.

Применение металлического кремния

Анализ мирового рынка ясно показывает, что значение металлического кремния постоянно растет. Итак, в каких отраслях и сферах экономики это сырье наиболее востребовано? Для чего используется этот материал?

• Металлургический кремний может использоваться в производстве стали, а также в качестве легирующего агента при литье алюминия.

 Стоит отметить, что алюминиево-кремниевые автомобильные детали легче и прочнее, чем детали, отлитые из чистого алюминия. Автомобильные детали, такие как блоки цилиндров и колесные диски, являются наиболее распространенными литыми алюминиево-кремниевыми деталями.

• Почти половина всего металлургического кремния используется в химической промышленности для производства фумированного кремнезема (загуститель и влагопоглотитель), силанов (связующий агент) и силикона (герметики, клеи и смазочные материалы).
• Поликремний фотоэлектрического качества в основном используется для производства поликремниевых солнечных элементов.

Для производства одного мегаватта солнечных модулей требуется около пяти тонн поликремния.

Сегодня на долю поликремниевой солнечной технологии приходится более половины производимой в мире солнечной энергии.

• Монокристаллический кремний является ключевым полупроводниковым материалом, используемым в современной электронике. В качестве материала подложки он используется в производстве полевых транзисторов (FET), светодиодов и интегральных схем.

Кремний можно найти практически во всех компьютерах, мобильных телефонах, планшетах, телевизорах, радиоприемниках и других современных устройствах связи.

По оценкам, более трети всех электронных устройств содержат полупроводниковую технологию на основе кремния.

• Твердый сплав карбида кремния используется в различных электронных и неэлектронных областях, включая синтетические ювелирные изделия, высокотемпературные полупроводники, твердую керамику, режущие инструменты, тормозные диски, абразивы, пуленепробиваемые жилеты и нагревательные элементы.

Металлический кремний в предложении Группы PCC

Группа PCC в своем обширном ассортименте продукции предлагает различные варианты металлического кремния. В каталоге продукции вы можете легко найти этот продукт по номеру CAS: 7440-21-3.

Производитель металлического кремния PCC BakkiSilicon hf. находится в Исландии.  Производственная мощность завода составляет около 32 000 тонн металлического кремния в год. Он имеет одну из самых современных производственных установок в мире. Важно отметить, что 100% используемой там энергии поступает из геотермальных источников. Благодаря инновационным решениям завод в Исландии считается одним из самых экологически чистых.  Использование геотермальных ресурсов Исландии для получения энергии сокращает выбросы парниковых газов примерно на две трети. В результате углеродный след всего процесса был значительно снижен.

Выбирая металлический кремний из предложения PCC BakkiSilicon, клиенты приобретают сырье, которое:

• имеет высочайшее качество,
• характеризуется низким углеродным следом,
• принадлежит к серии Greenline продукции Группы PCC,
• производится на основе природного сырья,
• производится в энергоэффективном технологическом процессе,
• является безопасным продуктом.

Технические характеристики предлагаемого металлического кремния PCC BakkiSilicon

Имеющиеся в продаже продукты с названиями PCC BakkiSilicon 441 или PCC BakkiSilicon 3303 означают металлический кремний. Данные характеристики производитель вводит в связи с разным содержанием элементарного кремния в конечном продукте, которое колеблется от 97% до 99%.  Кроме того, в состав также входят железо, алюминий и кальций. Однако эти металлы присутствуют в следовых количествах.  Максимальное содержание алюминия составляет 0,20–0,50 %, железа 0,20–1,80 % и кальция 0,02–0,30 %.

Производитель кремниевого металла компания PCC BakkiSilicon предлагает следующие виды кремниевого металла:

• металлический кремний 97
• металлический кремний 553
• металлический кремний 441
• металлический кремний 3303
• металлический кремний 33017
• металлический кремний 2510
• металлический кремний 2202

Мы рекомендуем вам ознакомиться с полным предложением продукции для металлического кремнияна веб-сайте www.products.pcc.eu.