國(guó)內(nèi)硅鐵、工業(yè)現(xiàn)狀及用途
更新時(shí)間:2012-06-11 關(guān)注:4105
一、什么是硅產(chǎn)品
含硅量達(dá)14%以上至99%之間,其余為雜質(zhì)或另一種(個(gè)別兩種)主要元素,通過(guò)冶煉所得的合金俗稱硅產(chǎn)品。通常包括工業(yè)硅、硅鐵、硅鋇、碳化硅、硅鈣等,用的為工業(yè)硅、硅鐵兩種。
冶煉任一種硅產(chǎn)品必須涉及到礦石(含SiO2)這一原料,采礦會(huì)破壞森林、植被,同時(shí)冶煉過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生大量的污染(如CO、粉塵過(guò)量等),屬于消耗資源、高污染、技術(shù)含量低的冶金行業(yè)。所以,發(fā)達(dá)國(guó)家一般不予,主要依賴進(jìn)口。由于硅產(chǎn)品的廣泛用途(汽車工業(yè)、信息工業(yè))又決定了它的大消費(fèi)方為發(fā)達(dá)國(guó)家地區(qū),所以發(fā)展中國(guó)家的硅產(chǎn)品,除自身消耗外,大部分用于出口換取外匯。
冶煉硅產(chǎn)品必須具備以下兩個(gè)基本的條件:①自身環(huán)境凈化能力強(qiáng)的地方(亦允許產(chǎn)生輕度污染源的地方);②豐富的低價(jià)電源,因?yàn)楣枰睘楦吆哪苄袠I(yè),以工業(yè)硅為例,每噸成品耗電平均12000度,通常只能以低廉的水電(每度從0.2-0.5元不等)作為能源。由于污染重,能耗高硅冶企業(yè)只能分布在邊遠(yuǎn)、水電豐富(個(gè)別火電豐富)的地區(qū),并且受電力緊張的緣故,在枯水季節(jié)常因限電而減產(chǎn)或停產(chǎn)。
二、我國(guó)硅冶煉行業(yè)狀況
福建三明地區(qū)是中國(guó)早工業(yè)硅等硅產(chǎn)品的地方,由于近年水電的缺乏及資源的過(guò)度開采。目前福建的硅冶規(guī)模大部分偏小,近五六年來(lái),貴州、云南利用自身豐富的水電資源,已成為中國(guó)的硅基地,特別是貴州產(chǎn)量約占全國(guó)的50%以上,硅產(chǎn)品的地方還有四川、湖南、江西(個(gè)別)、西寧、內(nèi)蒙、東北等地。除個(gè)別小廠外,現(xiàn)在硅鐵爐一般都在6300KVA以上,隨著國(guó)家對(duì)鐵合金行業(yè)的整頓,以及受環(huán)保要求,各地小容量電爐及達(dá)不到環(huán)保要求的爐子必然被淘汰。
三、硅系產(chǎn)品用途。
1、工業(yè)硅,俗稱金屬硅或結(jié)晶硅,嚴(yán)格來(lái)講工業(yè)硅不屬于鐵合金行業(yè),在習(xí)慣上由于工業(yè)硅的冶煉采用礦熱爐進(jìn)行,就把工業(yè)硅劃分到鐵合金行業(yè)中。工業(yè)硅是指含硅量大于等于98.5%的純硅產(chǎn)品,其中以鐵、鋁、鈣(按順序排列)的三種雜質(zhì)含量分成各小類,如553、441、331、2202等。其中553代表該品種工業(yè)硅含鐵小于等于0.5%,含鋁小于等于0.5%,含鈣小于等于0.3%;331工業(yè)硅代表含鐵小于等于0.3%,含鋁小于等于0.3%,含鈣小于等于0.1%,以此類推,因習(xí)慣原因其中2202也簡(jiǎn)寫成220代表鈣小于等于0.02%,2開頭的工業(yè)硅也稱為化學(xué)硅。
工業(yè)硅的主要用途:工業(yè)硅作為非鐵基合金的添加劑。工業(yè)硅也用作要求嚴(yán)格的硅鋼的合金劑,冶煉特種鋼和非鐵基合金的脫氧劑。工業(yè)硅經(jīng)一系列工藝處理后,可拉制成單晶硅,供電子工業(yè)使用,在化學(xué)工業(yè)中用于硅等,因此它有魔術(shù)金屬之稱,用途十分廣泛。
工業(yè)硅添加到鋁、鐵等金屬中,可改良或增強(qiáng)金屬的優(yōu)良性能。汽車(含摩托車)用鋁對(duì)工業(yè)硅的需求相當(dāng)大,所以一個(gè)地區(qū)、國(guó)家的汽車工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)工業(yè)硅的市場(chǎng)興衰有直接的影響。
工業(yè)硅進(jìn)一步提純至99.999%以上(4個(gè)九以上,9越多越值錢),制成多晶硅(圓柱體),再用機(jī)械切割成硅單晶片,大量應(yīng)用到電子信息工業(yè)上。比如各類IC卡、VCD片、DVD片等。目前我國(guó)提純的技術(shù)不是十分成熟,基本上依賴日本進(jìn)口,即日本從我國(guó)以每噸7300元到7600元左右的價(jià)格進(jìn)口工業(yè)硅原材料,進(jìn)一步提純?cè)僖悦繃?0萬(wàn)人民幣左右的價(jià)格出口到我國(guó)有關(guān)行業(yè)(如單晶硅廠等)。在切割單晶硅片方面,我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家尚有一定的技術(shù)差距,特別是在硅片的后精加工及表面“涂料”等方面差距相當(dāng)大。
2、硅鐵 硅鐵:硅鐵是以焦炭、鋼屑、石英(或硅石)為原料,用礦熱爐冶煉制成的。硅和氧很容易化合成二氧化硅。所以硅鐵常用于煉鋼作脫氧劑,同時(shí)由于SiO2生成時(shí)放出大量的熱,在脫氧同時(shí),對(duì)提高鋼水溫度也是有利的。硅鐵作為合金元素加入劑。廣泛用于低合金結(jié)構(gòu)鋼、合結(jié)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中,硅鐵在鐵合金及化學(xué)工業(yè)中,常用作還原劑。含硅量達(dá)95%-99%。純硅常用制造單晶硅或配制有色金屬合金。
用途:硅鐵在鋼工業(yè)、鑄造工業(yè)及其他工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。
硅鐵是煉鋼工業(yè)中必不可少的脫氧劑。煉鋼中,硅鐵用于沉淀脫氧和擴(kuò)散脫氧。磚坯鐵還作為合金劑用于煉鋼中。鋼中添加一定數(shù)量的硅,能顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和彈性,提高鋼的磁導(dǎo)率,降低變壓器鋼的磁滯損耗。一般鋼中含硅0.15%-0.35%,結(jié)構(gòu)鋼中含硅0.40%~1.75%,工具鋼中含硅0.30%~1.80%,彈簧鋼中含硅0.40%~2.80%,不銹耐酸鋼中含硅3.40%~4.00%,耐熱鋼中含硅1.00%~3.00%,硅鋼中含硅2%~3%或更高。在煉鋼工業(yè)中,每一噸鋼大約消耗3~5kg75%硅鐵。