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硅是半金屬之一,舊稱“矽”。熔點為1420℃,密度為2.34克/厘米3。質(zhì)硬而脆。在常溫下不溶于酸,易溶于堿。金屬硅的性質(zhì)與鍺、鉛、錫相近,具有半導(dǎo)體性質(zhì)。硅在地殼中資源極為豐富,僅次于氧,占地殼總重的四分之一還強(qiáng),以二氧化硅或硅酸鹽形式存在。純的硅礦物是石英或硅石。硅有兩種同素異形體:一種為暗棕色無定形粉末,性質(zhì)活潑,在空氣中能燃燒;另一種為性質(zhì)穩(wěn)定的晶體(晶態(tài)硅)。我們腳下的泥土、石頭和沙子,我們使用的磚、瓦、水泥、玻璃和陶瓷等等,這些我們在日常生活中經(jīng)常遇到的物質(zhì),都是硅的化合物。一般硅石和石英用于玻璃和其它建材,的石英用于制作合金、金屬和單晶。
我國生產(chǎn)的金屬硅(硅含量主要是98.5%),原來主要是冶金用硅,化學(xué)用金屬硅(硅含量主要是99.85%)的生產(chǎn)主要是從90年代中期以來有所發(fā)展,我國化學(xué)用硅的產(chǎn)量和出口量增長較快。1999年-2001年我國對日本出口的化學(xué)用硅已分別達(dá)到2.2萬噸、3萬噸、4萬噸,2001年我國對日本出口的化學(xué)用硅已占日本化學(xué)用硅進(jìn)口量的40%以上。中國已開始加入化學(xué)用硅生產(chǎn)和供應(yīng)國的行列,生產(chǎn)化學(xué)用硅的企業(yè)不斷增加。晶形硅具有金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體性質(zhì),熔點1410℃,沸點2355℃,密度2。
化學(xué)用硅生產(chǎn)原料在化學(xué)用硅生產(chǎn)上,原料是實現(xiàn)良好作業(yè)的先決條件。用石英的巖石作生產(chǎn)化學(xué)金屬硅的原料,低灰分的含碳材料作還原劑。電爐法生產(chǎn)化學(xué)用硅的原料主要有硅石和碳素原料。碳素原料又以石油焦為主,有的煤或木炭,也可以摻用一部分,以增加爐料比電阻。對原料要求具有必要的純度,有良好的反應(yīng)能力,以便達(dá)到產(chǎn)品的規(guī)格;硅油是一種油狀物,其粘度受溫度的影響很小,用于生產(chǎn)潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等,還可加工成無色透明的液體,作為防水劑噴涂在建筑物表面。還原劑具有不同的反應(yīng)能力,以便能與石英石發(fā)生充分反應(yīng);爐料具有不同的成分,并且既有不同的粒度,以便通過適當(dāng)?shù)呐浜?,使?fàn)t料電爐發(fā)生良好的影響。
無定形硅化學(xué)性質(zhì)活潑,在氧氣中能劇烈燃燒。它在高溫下與鹵素、氮、碳等非金屬發(fā)生反應(yīng),也能與鎂、鈣、鐵等金屬作用,生成硅化物。金屬硅(也稱工業(yè)硅)是20世紀(jì)六十年代中期出現(xiàn)的一個商品名稱。金屬硅(Si)是工業(yè)提純的單質(zhì)硅,主要用于生產(chǎn)有機(jī)硅、制取高純度的半導(dǎo)體材料以及配制有特殊用途的合金等。金屬硅又稱結(jié)晶硅或工業(yè)硅,其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑。(2)制造高純半導(dǎo)體現(xiàn)代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅制成的,而且高純度金屬硅還是生產(chǎn)光纖的主要原料,可以說金屬硅已成為信息時代的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)。金屬硅冶煉屬于高耗能生產(chǎn),我國的金屬硅生產(chǎn)已由來已久,隨著國家能源政策的收緊和節(jié)能減排的開展,以及對新能源的提倡,金屬硅冶煉已經(jīng)成為初級的產(chǎn)品和工藝。